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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Jean-Sébastien Closson-Duquette


PLAN DE COURS

Été 2023
PHY015 : Physique préparatoire pour le génie (6 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Données non disponibles




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Ce cours vise à présenter les principes fondamentaux de la mécanique, de l’électromagnétisme et de la physique moderne.

Au terme de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante sera en mesure :

  • d'analyser des situations à l’aide de la cinématique de translation et de rotation et des lois de la dynamique;
  • d'effectuer des calculs de travail et d’énergie;
  • d'analyser des situations physiques à partir des lois fondamentales de l’électricité et du magnétisme et des notions de la physique moderne;
  • d'étudier les caractéristiques de phénomènes ondulatoires et le comportement de la lumière dans un système optique.

Scalaires et vecteurs, MRU et MRUA, chute libre, mouvement d’un projectile, mouvement circulaire, dynamique de la particule, lois de Newton, équilibre statique, travail, énergie cinétique et potentielle, puissance, relativité restreinte, effet photoélectrique, spectre de raies, modèle de Bohr, électromagnétisme, réflexion et réfraction, optique géométrique, oscillation harmonique simple, résonance, charge électrique, force électrique, champ et force électromagnétique, loi d’Ohm, loi de Kirchhoff.




Objectifs du cours

Fournir à l'étudiante ou à l'étudiant certaines connaissances fondamentales de physique, jugées nécessaires à des études au cheminement universitaire en technologie.

Familiariser l’étudiante ou l'étudiant avec les concepts de base et les techniques mathématiques associées à l’étude de certains phénomènes de la mécanique, de l'électricité, du magnétisme, des ondes et de la physique moderne.

Rendre l’étudiante ou l'étudiant capable d’analyser certains phénomènes des domaines de la physique mentionnés ci-dessus.




Stratégies pédagogiques

Six heures de cours magistral par semaine. De nombreux exemples seront faits en classe pour permettre aux étudiantes et étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées au cours.

Quatres heures sont consacrées à l’analyse de problèmes et d’applications pertinentes. L’étudiante ou l'étudiant est alors en mesure d’évaluer objectivement son degré d’acquisition des connaissances et d’y apporter les correctifs appropriés.




Utilisation d’appareils électroniques

Pour obtenir de l’information sur l’utilisation de la calculatrice TI-Nspire CAS, on peut visiter le site :

http://seg.etsmtl.ca/nspire/COURS/NspirePhysique.pdf

La syntaxe de diverses commandes utiles en physique est présentée dans le document. Deux études de cas y sont aussi présentées, dont une illustrant la modélisation et la solution d’un problème en optique géométrique.

Pour assurer la tenue de la session préparatoire au CUT, les modalités particulières suivantes devront être appliquées :

  • La session se fera entièrement à distance, sauf pour l’examen final;
  • L’étudiant inscrit à un cours doit avoir accès à un ordinateur, une tablette graphique, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus;
  • L’examen intra se fera à distance, la surveillance de ces examens se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. 

Si vous ne consentez pas aux modalités décrites ci-dessus, vous devez vous désinscrire de votre cours avant le début de la session. En demeurant inscrit, vous acceptez les modalités particulières de la session préparatoire au CUT.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
80 Lundi 13:30 - 15:50 Travaux pratiques (Groupe A)
Mardi 09:00 - 12:30 Activité de cours
Mercredi 09:00 - 12:30 Deuxième activité de cours
Vendredi 13:30 - 15:50 Travaux pratiques (Groupe B)
81 Lundi 09:00 - 12:30 Activité de cours
Mardi 13:30 - 15:50 Travaux pratiques (Groupe A)
Mercredi 13:30 - 15:50 Travaux pratiques (Groupe B)
Vendredi 09:00 - 12:30 Deuxième activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
80 Jean-Sébastien Closson-Duquette Activité de cours Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
80 Jean-Sébastien Closson-Duquette Travaux pratiques (Groupe A) Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
80 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Travaux pratiques (Groupe B) Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522
81 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Activité de cours Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522
81 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Travaux pratiques (Groupe A) Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522



Cours
  Heure Semaine
Chapitre 2, tome 1 - Les vecteurs 4 1
2.1 Grandeurs physiques scalaires et vectorielles    
2.2 L’addition de vecteurs    
2.3 Composantes et vecteurs unitaires     
2.4 Le produit scalaire    
2.5 Le produit vectoriel    
     
Chapitre 3, tome 1 - La cinématique en une dimension  8  
3.1 La cinématique de la particule    
3.2 Le déplacement et la vitesse    
3.3 La vitesse instantanée    
3.4 L’accélération    
3.5 L’utilisation des aires    
3.6 Les équations de la cinématique à accélération constante     
3.7 La chute libre verticale     
     
Chapitre 4, tome 1 - L’inertie et le mouvement en deux dimensions  7 2
4.1 La première loi de Newton    
4.2 Le mouvement dans l’espace    
4.3 Le mouvement d’un projectile     
4.4 Le mouvement circulaire uniforme     
     
Chapitre 5, tome 1 - Dynamique de la particule (partie I)  7 3
5.1 La force et la masse    
5.2 La deuxième loi de Newton    
5.3 Le poids     
5.4 La troisième loi de Newton    
5.5 Les applications des lois de Newton     
     
Chapitre 6, tome 1 - Dynamique de la particule (partie II)  7 4
6.1 Le frottement    
6.2 La dynamique du mouvement circulaire    
6.3 Les orbites des satellites     
  7  
Chapitre 7, tome 1 - Travail et énergie    
7.1 Le travail effectué par une force constante    
7.2 Le travail effectué par une force variable en une dimension     
7.3 Le théorème de l’e´nergie cinétique en une dimension    
7.4 La puissance     
     
Chapitre 8, tome 1 - La conservation de l’énergie  6 5
8.1 Le concept d'énergie potentielle    
8.2 Les forces conservatives    
8.3 L’énergie potentielle et les forces conservatives     
8.4 Les fonctions énergie potentielle     
8.5 La conservation de l’énergie mécanique    
8.6 L’énergie mécanique et les forces non conservatives     
     
Chapitre 9, tome 1 – La quantité de mouvement  3  
9.1 La quantité de mouvement    
     
Chapitre 8, tome 3 - La relativité restreinte  6 6
8.2 La covariance    
8.3 Les deux postulats d’Einstein    
8.4 La méthode de mesure    
8.5 La relativité de la simultanéité     
8.6 La dilatation du temps    
8.7 La contraction des longueurs     
     
Chapitre 9, tome 3 - Les débuts de la théorie quantique  6 7
9.3 L'effet photoélectrique    
9.5 Les spectres des raies    
9.7 Le modèle de Bohr pour l'atome à un seul électron    
     
Chapitre 4, tome 3 - La lumière, la réflexion et la réfraction 7  
4.1 Le modèle électromagnétique    
4.2 Le spectre électromagnétique    
4.3 Le principe de Huygens    
4.4 La réflexion et la réfraction des ondes    
4.5 L’optique géométrique    
4.6 La réflexion et la réfraction en optique géométrique    
4.7 La réflexion totale interne    
4.8 Le prisme et la dispersion    
4.9 La formation d'imges par réflexion et par réfraction    
4.10 Le miroir plan    
4.11 Les miroirs sphériques    
     
Chapitre 5, tome 3 - Les lentilles et les instruments d’optique 7 8
5.1 Les propriétés des lentilles    
5.3 Les lentilles minces    
5.4 Le grossissement angulaire des instruments optiques    
5.5 La loupe    
     
Chapitre 1, tome 2 - La force électrique 6 9
1.1 La charge électrique    
1.2 Conducteurs et isolants    
1.3 Le phénomène de charge par induction    
1.5 La loi de Coulomb    
     
Chapitre 2, tome 2 - Le champ électrique 6  
2.1 Le champ électrique    
2.2 Les lignes de champ    
2.3 Le champ électrique et les conducteurs    
2.4 Le mouvement d’une particule chargée dans un champ électrique uniforme    
2.5 Les distributions de charges continues     
     
Chapitre 2, tome 2 - Le potentiel électrique   10
4.1 Le potentiel électrique    
     
Chapitre 6, tome 2 - Courant et résistance    
6.1 Le courant électrique 5  
6.2 La vitesse de dérive et la densité de courant    
6.3 La résistance    
6.4 Laloi d’Ohm    
6.6 La puissance électrique    
     
Chapitre 7, tome 2 - Les circuits à courant continu 7  
7.1 La force électromotrice(f.é.m)    
7.2 Les associations de résistances en série et parallèle    
7.3 Les instruments de mesure    
7.4 Les lois de Kirchhoff    
     
Chapitre 8, tome 2 - Le champ magnétique 5 11
8.1 Le champ magnétique    
8.2 La force magnétique sur une particule chargée    
8.3 La force magnétique sur un conducteur parcouru par un courant    
     
Chapitre 9, tome 2 - Les sources de champs magnétique 2  
9.1 Le champ magntique produit par le courant d'un long fil conducteur    
     
Chapitre 1, tome 2 - L'indcution électromagntique 4  
10.1 L'induction électromagnétique    
10.2 Le flux magnétique    
10.3 La loi de Faraday et loi de Lenz    
     
Chapitre 1, tome 3 - Les oscillations 5 12
1.1 L’oscillation harmonique simple    
1.2 Le système bloc-ressort    
1.3 L’énergie dans un mouvement harmonique simple     
     
Chapitre 2, tome 3 - Les ondes mécaniques 5  
2.1 Les caractéristiques des ondes    
2.2 La vitesse d'une onde dépend du milieu    
2.3 Les ondes progressives     
2.4 Les ondes sinusoïdales progressives    
2.5 La réflexion et la transmission    
2.6 La superpositin d'ondes    
2.7 L'interférence d'ondes sinusoïdales    
2.8 Les ondes stationnaires     
2.9 Les ondes stationnaires résonantes sur une corde     
     
Révision & examen final 10 13



Laboratoires et travaux pratiques

Quatre heures de travail pratique par semaine (total 52 heures).




Utilisation d'outils d'ingénierie

Aucun.




Évaluation
Évaluation Pondération Remise
Devoirs 10 % Semaine 9 & 11
Quiz (10) 30 %  
Projet 5 % Semaine 12
Intra 25 % 7 juillet
Examen final en présence 30 % 23 août

Devoir 1 : Tome 3 - Chapitres 4, 5 et 8.

Devoir 2 : Tome 2 - Chapitres 6 et 7.

Examen intra : Tome 1 : Chapitres 2 à 9.

Examen final : Tome 2 : Chapitres 1 à 2 et 8 à 10. 

                        Tome 3: Chapitre 1 et 2.

Documentations permises à l'examen final :

  • 1 feuille de notes 8.5 x 11" recto-verso.



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
80, 81 7 juillet 2023



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Benson, Harris, Mathieu Lachance, Marc Séguin, Benoît Villeneuve et Bernard Marcheterre. 2015. Physique 1 : mécanique, 5e édition. Montréal: Pearson, 735 p.

Benson, Harris, Mathieu Lachance, Marc Séguin, Benoît Villeneuve et Bernard Marcheterre. 2015. Physique 2 : électricité et magnétisme, 5e édition. Coll. « ERPI sciences ». Montréal: Pearson ; Éditions du Renouveau pédagogique, 593 p.

Benson, Harris, et Marc Séguin. 2009. Physique 3 : ondes, optique et physique moderne, 5e édition. Coll. « ERPI sciences ». Montréal: Pearson ; Éditions du Renouveau pédagogique, 518 p.




Ouvrages de références

Aucun.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=16575




Autres informations

Les séances de cours et de travaux pratiques dont le mode d'enseignement est hybride sont offertes entièrement à distance. L'étudiante ou l'étudiant inscrit à un tel cours-groupe n'a donc pas besoin de se déplacer à l'École durant la session, sauf lors des évaluations en présence identifiées à la section "Évaluation".