Fondamentaux de physique - 3EUS1FDP

Objectif(s)

Rappels des notions de bases en mécanique générale, électromagnétisme et thermodynamique

1- Mécanique : Rappeler les notions basiques de mécanique du point et du solide autour du principe fondamental de la mécanique

2- Électromagnétisme : Rappels des équations de Maxwell, des symétries physiques et d'un approfondissement des outils et méthodes de calcul appliqués aux dispositifs magnétiques du génie électrique : représentation ampérienne et coulombienne, réseau de réluctance, diffusion des grandeurs électromagnétiques dans la matière, …

3- Thermodynamique : Ce cours traite des concepts de base de la thermodynamique appliquée aux sciences pour l’ingénieur. Il se veut comme un précurseur des enseignements de thermodynamique des machines abordés dans la suite du curriculum.

Contenu(s)

1-Mécanique du solide rigide
1.1- Mécanique du point
Hypothèses de base de la mécanique
Moment cinétique, énergie, force, lois de conservation
1.2- Mécanique du solide
Dérivation vectorielle, champ de vitesse d’un solide, PFD pour un solide
Tenseur d’inertie, calcul de l’énergie cinétique, des moments cinétique et dynamique, de la quantité de mouvement et d’accélération
1.3- Introduction à la mécanique des systèmes de solides
Liaisons cinématique
Frottements et dissipation
Puissance, travail, théorème de l’énergie cinétique

2- Électromagnétisme :
2.1- Équation de Maxwell et symétries physiques (4H)
2.2- Électrostatique (2H) : dipôle dans un champ électrique, matériaux diélectriques, exemple d’un accéléromètre électrostatique
2.3- Outils pour l’étude de dispositifs électromagnétiques (8H) : potentiel vecteur magnétique, calculs forces et énergies, représentation ampérienne-coulombienne, réseau de réluctances. Applications : machine synchrone idéalisée,actionneur linéaire à réluctances, blindage, inductance de lissage de courant, …
2.4- Diffusion des grandeurs magnétiques (4H) : éléments de conception des dispositifs, cas des conducteurs en mouvement

3- Thermodynamique :
Les définitions de bases seront détaillées, telles que les notions de système, d’état, d’équilibre, de fonction d’état et de grandeur de parcours, d’intensité et d’extensité, de transformations réversibles et irréversibles, et serviront à l’établissement du premier principe de la thermodynamique. Ce dernier sera généralisé puis développé dans le cas des systèmes fermés, ouverts et en régime permanent.
Le second principe de la thermodynamique et l’extensité entropique seront ensuite introduits et seront appliqués à l’étude des machines thermiques motrices et réceptrices. La notion de dégradation de l’énergie sera abordée à l’aide des grandeurs d’exergie et d’anergie.
Cette introduction à la thermodynamique sera complétée par l’étude des fluides. Celle-ci concernera dans un premier temps les gaz, avec le modèle du gaz parfait, du gaz parfait idéal et les différentes transformations polytropiques associées, ainsi que les mélanges de gaz. Les liquides seront ensuite abordés avec leurs spécificités dues à leur incompressibilité. Enfin, l’équilibre liquide-vapeur sera abordé.

Notions de mathématiques : algèbre linéaire, équations différentielles, développement limité, analyse vectorielle, algèbre linéaire (calcul matriciel)

Lois de l'électromagnétisme dans le vide