Licence Physique

L’enseignement porte sur l’atomistique, la liaison chimique et la cristallochimie. La première partie concerne la constitution et la représentation de l'atome. Le modèle quantique est introduit avec les notions d'orbitales atomiques associées. Les propriétés de l'atome sont mises en relation avec la configuration électronique et la place de l'élément dans la classification périodique.

La seconde partie concerne la représentation de la molécule avec le modèle de Lewis et la méthode VSEPR. Pour les édifices diatomiques covalents, on introduit le modèle des orbitales moléculaires issu de combinaisons linéaires d'orbitales atomiques. La dernière partie est une introduction à la périodicité des réseaux cristallins et description des structures métalliques compacts et ioniques simples du système cubique.

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Cette UE de première année de 3 ECTS donne les bases de l’optique géométrique (lois de Snell-Descartes, formation des images, lentilles, systèmes optiques à une ou plusieurs lentilles). L’enseignement est mis en place selon une approche par problème (APP) avec du travail en équipes.

Elle est dispensée au S1 pour les parcours PCMM, PR, STE et IMA (en option), puis au S2 pour le parcours SPI.

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L’objectif de l’UE est de se familiariser avec les espaces « physiques » R2 et R3 et avec la manipulation d’outils mathématiques qu’on rencontre en sciences (nombres complexes, vecteurs, suites numériques…).

Cette UE doit permettre d’acquérir des savoirs et des techniques de calculs tout en prenant conscience de l’importance de la rédaction (avec une utilisation appropriée du vocabulaire et des notations mathématiques).

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Connaître les fondamentaux de la mécanique (idées et principes, unités SI, formules mathématiques et physiques, ordres de grandeur) concernant le principe d'inertie, le principe fondamental de la dynamique, la loi d'interaction, le théorème de l'énergie cinétique et de l'énergie mécanique.

1 : principes fondamentaux de la dynamique : lois de newton
Enoncé du PFD, principe de l’action et de la réaction, 1ère loi de Newton.
Définition du CdM d’un système, définition d’un référentiel galiléen ou non galiléen.
2 : cinématique : Vecteurs position, vitesse, accélération, en coordonnées cartésiennes, polaires et cylindriques ; différentielle d’un vecteur unitaire, déplacement élémentaire. Repère de Frenet.
3 : forces et mvts avec frottements : Forces de contact, à distance. Tension, Forces gravitationelles, forces de rappel, poussée d’Archimède, frottements statiques et dynamiques. Chute d’un corps ds un fluide visqueux, &quation différentielle, résolution et vitesse limite de chute.
4 : travail, énergie puissance: Travail d’une force, moteur et résistant, définition de la puissance, théorème de l'énergie cinétique, énergie potentielle, théorème de l’énergie mécanique, définition d’une force conservative.

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Programme résumé :

• Constituants des langages de programmation impérative :
  • Types, expressions, constantes ; expressions booléennes ; types structurés
  • Variables ; instructions d'affectation, d'entrées-sorties ;
  • Composition des instructions : séquentielle, conditionnelle et itérative.
  • Structuration des programmes et ré-utilisation : procédures et fonctions
  • Structuration de données à l'aide de listes et dictionnaires

• Démarche de programmation :
  • de l'énoncé à un algorithme : spécification, analyse descendante
  • mise en oeuvre sur machine : codage, tests.
• Expérimentation sur machine dans le langage Python

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Les objectifs:

-appréhender la \véritable" analyse : passage _a la limite, convergence, infiniment

grands, infiniment petits, manipulation d'inégalités, approximations locales ou

globales,

- savoir choisir le bon outil,

- s'exercer _a rédiger correctement en donnant le bon argument au bon moment,

- avoir un _il critique sur les résultats obtenus.

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  Enseignement Transversal au Choix (ETC)

  Formation Bureautique et Internet (FBI)

1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

Diffusion des savoirs

Réflexion à propos des sciences et histoire des sciences

Développement et engagement personnel

Connaissance du monde professionnel, entrepreneuriat, orientation et insertion professionnelle

Langues (dont Français Langue Étrangère non Erasmus)

Sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Développer et perfectionner vos compétences numériques

Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital

Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) :

- Informations et données

- Communication et collaboration

- Création de contenu

- Protection et sécurité

- Environnement numérique

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Cette UE de chimie générale est centrée sur la molécule et les premières notions de réactivité. Elle aborde l'hybridation et les représentations des molécules en détaillant les différentes classes d'isomères, mais aussi la mésomérie et les effets électroniques des groupements. Une partie de ces cours sera également consacrée aux complexes de coordination, comprenant leur stéréochimie, la théorie du champ cristallin et les échanges de ligands. Enfin, après une rapide présentation des principales fonctions chimiques et des règles de nomenclatures, un dernier chapitre sera dédié aux interactions intermoléculaires et à la réactivité en chimie avec plus précisément l'étude des réactions de substitution et d'élimination.

Les séances de TD seront consacrées essentiellement à des exercices d’application afin d’utiliser et appliquer les notions vues en cours magistraux. Une séance de TP consistera à manipuler des modèles moléculaires.

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Cette UE est une introduction à l'informatique en explorant 3 axes principaux :
     • Environnement informatique : Matériel, codage, système;  Notions de langage et de programmation ; Types de base, expressions et variables
     • Concepts de base de la programmation objet : Notions primitives d'objet et de classe, spécification de méthode (utilisation), classes de bases , notions d'application, références et envoi de messages ; Structuration interne d'une classe, notion de bloc et de portée, spécification (définition) et réalisation des attributs, constructeurs 
     •  schémas algorithmiques de base (traitement d'une séquence, recherche dans une séquence).

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Cette UE a pour objectif d'approfondir les connaissances acquises au lycée et de s'approprier des savoirs et savoir-faire pour aborder l'enseignement du second semestre de L1. Le programme se compose de trois parties.

La première partie est relative à la présentation de l'atome, à l'interaction rayonnement-matière pour l'étude des spectres atomiques, à la description de la configuration électronique des atomes ainsi qu'à l'évolution dans la classification périodique des propriétés atomiques (énergie d'ionisation...).

La seconde partie du programme s'intéressera à la description des molécules chimiques d'un point de vue de leur structure, de leur géométrie, de leur diagramme d'énergie (diagramme d'orbitale moléculaire) et de leurs propriétés (moment dipolaire).

Dans la dernière partie, on s'intéressera à la description de l'état solide de la matière en particulier des structures de type cubiques des solides métalliques et ioniques.

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• Bases du raisonnement
• Ensembles et applications
• Calcul algébrique
• Construction du corps des nombres complexes
• Calcul de dérivées
• Primitivation
• Equations différentielles

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Descriptif

Enseignement d’introduction à la mécanique.

Notions traitées :

• Cinématique ;
• Lois de Newton ;
• Référentiels Galiléens ;
• Travail et énergie cinétique ;
• Énergie potentielle et énergie mécanique ;
• Oscillateur harmonique.

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Plan de cours

• Motivations, objectifs du cours. Introduction
•  Dipôles électriques linéaires en courant continu
• Lois de Kirchhoff et théorèmes de l’électrocinétique
• Les circuits électriques
• Dipôles électriques non-linéaires en courant continu
•  Bobines et condensateurs
• Instruments usuels de mesure en électrocinétique
•  Les régimes transitoires
• Le circuit RLC en régime sinusoïdal
• Filtres électroniques

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1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

• Ouverture Astronomie
• Ouverture Robotique
• Ouverture culturelle
• Ouverture scientifique
• Ouverture sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Objectifs :

• Développer et perfectionner vos compétences numériques
• Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital
• Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) : Informations et données ; Communication et collaboration ; Création de contenu ; Protection et sécurité ; Environnement numérique

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Cette UE propose une exploration de l'Univers, des objets du système solaire aux Big Bang, en passant par les étoiles, les galaxies, les trous noirs, la vie dans l'Univers...

Au-delà de la description des objets astronomiques, l'accent est mis sur les principes physiques qui explique la nature et le lien entre tous ces objets.

Différentes activités interactives sont proposées durant les cours pour inviter les étudiants à réfléchir sur les thèmes discutés.

L'évaluation se fait sur une série de projets qui amènent les étudiants à devenir des astronomes le temps d'un semestre :

• séances de TP avec un groupe d'astronomes amateurs
• observations répétées du ciel astronomique
• participation à un projet de science citoyenne
• présentations de groupe sur un sujet d'actualité astronomique.

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L'UE propose un programme de codage en Python destiné aux débutants. Ce cursus permet de découvrir les bases de la programmation et de la robotique à travers des ateliers pratiques et ludiques, abordant des thèmes comme les objets connectés et l'intelligence artificielle.

Les participants explorent ainsi la révolution numérique et améliorent leur esprit critique et leur créativité.

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UE gérée par le SUAPS : http://suaps.univ-grenoble-alpes.fr/menu-principal/activites-a-valence/activites-a-valence-208408.kjsp 

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Cette Unité d'Enseignement est gérée par le Service des Langues.

Toutes les informations sur ce lien : http://sdl.univ-grenoble-alpes.fr/apprendre-une-langue/s-inscrire-a-valence/ 

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La science tient aujourd’hui une place importante et singulière dans nos sociétés. Souvent perçue d’une manière positive dans les enquêtes d’opinion, elle reste cependant mal comprise tant sur ses contenus que sur sa méthode.

L’actualité récente nous le montre au travers de multiples exemples : pandémies, environnement, exploration spatiale, racisme, éducation …

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• Groupes

• Arithmétique sur les entiers
• Algèbre linéaire (matrices, systèmes linéaires, espaces vectoriels, applications linéaires)

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• Nomenclature
• Stéréochimie
• Introduction à la réactivité en chimie organique, substitutions nucléophiles, cinétique chimique (ordre 0, 1 et 2), complexes de coordination et théorie du champ cristallin (octaédrique et tétraédrique)

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• Topologie de R, suites numériques, critère de Cauchy, fonctions, continuité,
• Dérivabilités, théorèmes de Rolle, de Taylor, développements limités
• Intégrale de Riemann et primitives

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Enseignement de mécanique du point.

Notions traitées :

• Mouvements de rotation ;
• Changements de référentiel ;
• Référentiels non galiléens ;
• Moment cinétique ;
• Systèmes de particules 
•  Problème à deux corps ;
• Interactions newtoniennes, problème de Kepler ;
• Collisions ;
• Oscillateurs.

Le cadre est celui de la mécanique classique (ni relativiste, ni quantique) dans une approche newtonienne (basée sur les lois de Newton). Cet enseignement fait suite à « Mécanique du point I » (unité d’enseignement MEC152).

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Anglais

PEP : Processus d'Exploration Professionnelle

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L’enseignement dispensé permettra de poursuivre les acquis du lycée par un approfondissement des savoir et savoir-faire relatifs aux réactions en solution d’acide-base et d’oxydoréduction.
Cette UE s’inscrit dans une progression de l’apprentissage car les compétences développées lors de cet enseignement, seront à nouveau mobiliser dans l’UE « Equilibres chimiques en solution aqueuse II et liaison de chimique » en 2ème année de licence au semestre 3.

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• Relation de diffraction d’un rayon lumineux à l’interface de 2 milieux (relation de Snell-Descarte)
• Fonction de transfert d’une lentille sphérique (relation de conjugaison) 
•  Fonction de transfert des systèmes optiques (application à l’appareil photographique, à la lunette astronomique, au microscope,…)

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Connaître les fondamentaux de la mécanique (idées et principes, unités SI, formules mathématiques et physiques, ordres de grandeur) concernant le principe d'inertie, le principe fondamental de la dynamique, la loi d'interaction, le théorème de l'énergie cinétique et de l'énergie mécanique.

1 : principes fondamentaux de la dynamique : lois de newton
Enoncé du PFD, principe de l’action et de la réaction, 1ère loi de Newton.
Définition du CdM d’un système, définition d’un référentiel galiléen ou non galiléen.
2 : cinématique : Vecteurs position, vitesse, accélération, en coordonnées cartésiennes, polaires et cylindriques ; différentielle d’un vecteur unitaire, déplacement élémentaire. Repère de Frenet.
3 : forces et mvts avec frottements : Forces de contact, à distance. Tension, Forces gravitationelles, forces de rappel, poussée d’Archimède, frottements statiques et dynamiques. Chute d’un corps ds un fluide visqueux, &quation différentielle, résolution et vitesse limite de chute.
4 : travail, énergie puissance: Travail d’une force, moteur et résistant, définition de la puissance, théorème de l'énergie cinétique, énergie potentielle, théorème de l’énergie mécanique, définition d’une force conservative.

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Modern chemistry is a physical science and, as such, is ultimately based upon basic mathematical and physical principles. This first semester concentrates on the basic physical chemistry of electrons in atoms, molecular bonding and structure, and crystal structure. First, the basic notions of quantum mechanics and structure of the atom is introduced with emphasis on the energies and shapes of the atomic orbitals. This is used to build up the periodic table and to understand trends in the physical and chemical properties of elements. Then, it concentrates on the structure and bonding of diatomic and polyatomic molecules beginning with Lewis dot structures and the valence-shell electron pair repulsion (VSEPR) model for predicting geometries. The quantum mechanical description of bonding is explored via molecular orbital theory. Then this is followed by valence-bond (i.e., hybridization theory) for describing bonding in polyatomic molecules. Finally intermolecular forces are discussed with the aim of understanding trends in boiling points, melting points, and solubilities.

In parallel, the crystal structure part of the course treats the key mathematics needed to understand metallic and ionic crystals. For reasons of simplicity, only cubic lattices and the hexagonal closest packed (HCP) lattices are considered.

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It gives the basis of algorithmics: data types (integers, floats, booleans, strings, lists, dictionaries), instructions (conditional, iterations), functions. The goal is to learn the algorithmic approach of solving a problem: writing an algorithm, then implementing it in a computer language (here Python). Classical algorithms studied include: searching (minimum, maximum), counting, sorting data. The focus is on writing clear, commented and efficient code, some notions of complexity are given. 

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L’objectif de l’UE est de se familiariser avec les espaces « physiques » R2 et R3 et avec la manipulation d’outils mathématiques qu’on rencontre en sciences (nombres complexes, vecteurs, suites numériques…).

Cette UE doit permettre d’acquérir des savoirs et des techniques de calculs tout en prenant conscience de l’importance de la rédaction (avec une utilisation appropriée du vocabulaire et des notations mathématiques).

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This first year 3 ECTS course is the equivalent of PHY104 taught in English. It gives the basis of geometrical optics (Snell-Descartes laws, formation of images, lenses and optical systems with one or several lenses). It is taught with a problem-based learning (PBL) approach. The objectives are the following:

 Analyze: understand how an optical system operates; know the conditions for total reflection; design an optical system from a specification; be able to search for information in an educational document and design an experimental protocol to verify hypotheses.

Perform: Apply Snell-Descartes’ laws and conjugation relations, conduct a literal calculation; trace the light rays in an optical system that can contain one or more lenses, a prism, a mirror, a change of medium; Experimentally measure an optical index and a focal length; experimentally form images; measure the characteristics of an optical instrument (lateral and angular magnification).

Validate: Check the properties of the image through an optical system, by plotting light rays and experience; know the expected orders of magnitude of the parameters used; determine measurement uncertainties and use them to validas below.te or invalidate a model.

Communicate: work as a team, write a constructed and synthetic report.

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This general chemistry teaching unit is centered on the molecule and early concepts of reactivity.  
After the study of the structure of the atom during the first semester, the CHI231 course is dedicated to hybridization, representation of molecules with details on the different classes of isomers, different mesomeric forms, and understanding of the electronic effects of different groups.
A portion of this class will also be dedicated to coordination complexes with a focus on the description of their stereochemistry, the understanding of the crystal field theory and ligand exchanges.
Finally, after a rapid introduction of the main functional groups and the nomenclature rules for the naming of the different compounds, a last chapter will be dedicated to intermolecular interactions and a mechanistic approach of the substitution and elimination reactions and the associated reactivity.

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  Enseignement Transversal au Choix (ETC)

  Formation Bureautique et Internet (FBI)

1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

Diffusion des savoirs

Réflexion à propos des sciences et histoire des sciences

Développement et engagement personnel

Connaissance du monde professionnel, entrepreneuriat, orientation et insertion professionnelle

Langues (dont Français Langue Étrangère non Erasmus)

Sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Développer et perfectionner vos compétences numériques

Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital

Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) :

- Informations et données

- Communication et collaboration

- Création de contenu

- Protection et sécurité

- Environnement numérique

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The first part of this course is on analysis. It covers the topics of calculation of limits of functions, continuity (e.g., formal definition, Rolle’s theorem, intermediate value theorem) and derivatives (e.g., formal definition, mean value theorem, reciprocal functions), series expansions (e.g., Taylor polynomials, Landau notation, Taylor-Young formula and operations with Landau notations)
The second part of this course is on algebra. It covers finite dimensional vector spaces (e.g., formal definition, generators, bases, dimension theorem) and linear maps (e.g., definition, image, kernel, matrix representation, change of basis formula, practical determination of image and kernel).

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The course is laboratory-oriented.

Contents

Direct and Alternative currents. Introduction to electric circuit analysis and design ; voltage, current, and power, circuit laws and theorems ; resistor combinations, voltage and current dividers ; element I − V curves, linear and nonlinear circuit concepts ; transient response of capacitor and inductor circuits, sinusoidal-steady-state response, frequency response, transfer functions, analogue filters

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Ce cours est composé de deux grandes parties :

* étude des courbes paramétrées, en distinguant propriétés cinématiques (dépendant du paramétrage comme la vitesse, l’accélération) et propriétés géométriques d’une courbe (c’est-à-dire intrinsèques, indépendamment du paramétrage, par exemple la longueur, la courbure, l'aire). 

* équations différentielles : nous expliquerons en quoi le théorème de Cauchy-Lipschitz est le fondement de la théorie des EDO (Équations différentielles Ordinaires), puis nous apprendrons les méthodes principales de résolution explicite. On terminera par une petite introduction au calcul variationnel.

L'objectif premier de ce cours est de fournir des outils pour étudier des problèmes venant de la physique, chimie ou mécanique. Le second objectif est d'apprendre à manipuler un logiciel de calcul formel, pour permettre de réaliser et/ou de vérifier des calculs fastidieux. Cette utilisation intelligente d'un logiciel de calcul est une démarche fondamentale pour des parcours d’ingénierie ou de recherche en physique/mécanique.

Chapitre 1 : courbes paramétrées et polaires
- Représentation graphique et paramétrage
- Etude analytique des courbes paramétriques et polaires
Chapitre 2 : propriétés métriques des courbes et formes différentielles
- Longueur d'arc
- Repère de Frenet et courbure
- Formes différentielles et intégrales curvilignes
Chapitre 3 : Équations Différentielles Ordinaires
- Définitions et théorème de Cauchy Lipschitz
- Méthodes de résolution explicite
Chapitre 4 : Introduction au calcul variationnel

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MAT334 follows the program of unit MAT304 in L1 SV.

Program summary:

A - Linear algebra:
Reminders on matrices and linear applications.
Resolution of linear systems, Gauss method.
Matrix calculation, block manipulation, LU decomposition.
Practical results on determinants and diagonalization.

B - Functions of several variables:
Definitions, continuity, graphical representations, polar, cylindrical and spherical coordinates
Derivation: partial derivatives, differential, gradient, Jacobian matrix, derivation and change of variables
Optimization: extrema, critical points, practical results in dimension 2, least squares method
Partial differential operators: definition and elementary properties of gradient, divergence, Laplacian, curl
Double and triple integrals, Green's formulas

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Macroscopic thermodynamics:

• Basic concepts: perfect gas, kinetic theory, thermoelastic coefficients, reversibility
• First principle: energy exchange in the form of heat and work, thermal coefficients, Joule's laws
• Second principle: historical statements, dithermic and polythermal cycles, macroscopic statement, statistical approach, third principle
• Thermal machines: motor, refrigerator, heat pump
• Thermodynamic functions: Enthalpy, Free Energy, Free Enthalpy, Maxwell's and Clapeyron's relations
• Pure-body phase transitions: triple point, critical point, latent heats.

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This course is divided into two parts: firstly, reaction rates, and secondly, the energy aspects and equilibrium shifts associated with a chemical reaction.

The aim is to understand the methods used to determine and measure reaction rates, to understand the factors that influence them, and to determine a partial or global order by linking model and experimental results.

In thermodynamics, the aim is to evaluate energy exchanges and reaction quantities, draw up a calorimetric balance, analyze the origin of irreversibility, and predict an equilibrium situation or direction of evolution for a chemical reaction.

Thermodynamic concepts will be applied to the study of the different states of a pure body and of binary systems.

Theoretical concepts will be put into practice via TD exercises, and on the occasion of three practical work sessions during which experimental data will be acquired and analyzed.

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Cette UE vise à découvrir la mécanique des solides et des systèmes de solides indéformables.

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Objectif : approcher une fonction f sur une période par des sommes de fonctions sinus/cosinus élémentaires, par exemple ci-dessous f en noir est approchée de plus en plus précisément par une somme de 5, 10 ou 20 sinus.

Applications : décomposition du son en harmoniques fondamentales, résolution de l’équation de la chaleur ...

Contenu : mélange analyse (somme d’un nombre de termes tendant vers l’infini) et algèbre dans des espaces vectoriels de dimension pouvant être infinie (dont les vecteurs sont eux-mêmes des fonctions) et munis de produits scalaires ou de formes bilinéaires plus générales.  

https://www-fourier.univ-grenoble-alpes.fr/~parisse/mat404/mat404pres.pdf
 


https://interstices.info/la-decomposition-en-series-de-fourier/

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Practical courses.

The 8 lab sessions have been chosen to cover a wide range of experimental topics, instrumentation and methodological approaches. Recap sheets will be requested at each session for a regular follow-up of the learning progress.

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Course of relativity.

The theory of relativity will be constructed based on experimental observation that the speed of light is absolute and no longer the time.

It will be shown that this implies a complete review of the notion of space and time and that it allows to build a new entity – space-time – endowed with a distance.

It will be also shown that in this new context, kinematic and dynamic quantities such as energy and momentum must be redefined.

The relation between the energy at rest and the mass of an object will be established and il will be shown that one can describe reactions which use energy to create matter and vice versa.

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Cours d'introduction des concepts de base de la mécanique des fluides. Forces dans les fluides (pression et friction visqueuse), statique des fluides, écoulement incompressible, équations de Navier-Stokes, fluides parfaits et relation de Bernoulli. Résolution des équations de Navier-Stokes pour des écoulements simples dominés par la viscosité.

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L'objectif de cette UE est de former les étudiants à la communication scientifique (écrite et orale) en anglais.

En classe, nous aborderons les notions de recherche bibliographique (justesse et pertinence de la source), puis nous détaillerons la structure d'un rapport/article scientifique. Durant l'UE, des exercices seront réalisés en classe afin de mettre en pratique les notions évoquées.

Enfin, nous donnerons les clés pour construire une présentation scientifique qui soit efficace dans le fond et la forme.

Cette UE demande également un investissement hors classe, puisque les étudiants travaillerons en binôme sur un sujet scientifique qu'ils ont choisi.

La validation des acquis se fera à travers l'évaluation d'un rapport (~20 pages) et d'une présentation orale (15 minutes) sur le sujet préalablement choisi.

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PHY404 comporte une grande partie expérimentale et le cœur de l'UE est
la fabrication d'un instrument comportant capteur(s), microcontrôleur
Arduino et actionneur(s). L'instrument met en jeu un phénomène physique,
mesure une grandeur physique et adapte une réponse à cette mesure. Le
projet comprend la conception (cahier des charges, recherche du capteur
pertinent, de l'actionneur),  le développement (mécanique, électronique,
algorithmique) et la finalisation (test, étalonnage) de l'instrument.

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This class is dedicated to the presentation pf the physical chemistry of aqueous solution. It contains three parts: the acid-base concept, the solubility concept and the reactions that exchange electrons (redox reactions) with an opening towards electrochemical accumulators. The mutual influence between these three properties will also be studied. The description of the solution at the equilibrium will be taken care of through systematic approaches or "the leading reaction" formalism. The diagram approach will only be considered in the framework of E = f(pH) diagrams.

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Cette UE de première année de 3 ECTS donne les bases de l’optique géométrique (lois de Snell-Descartes, formation des images, lentilles, systèmes optiques à une ou plusieurs lentilles). L’enseignement est mis en place selon une approche par problème (APP) avec du travail en équipes.

Elle est dispensée au S1 pour les parcours PCMM, PR, STE et IMA (en option), puis au S2 pour le parcours SPI.

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Cet enseignement vise à l'apprentissage des bases de l'algorithmique par l'intermédiaire de la programmation en langage Python, ainsi qu'à l'utilisation de la programmation pour la résolution de problèmes de Physique, au travers d'exercices, de TP et de deux projets.

En voici le contenu :
     • Introduction à la programmation dans un langage de type « impératif » :
          → variables ; instructions d'affectation, d'entrées-sorties ;
          → composition des instructions : séquentielle, conditionnelle et itérative ;
          → structuration des programmes et ré-utilisation : procédures et fonctions ;
          → types simples et structurés (listes, dictionnaires, ...).
     • Démarche de programmation :
          → de l'énoncé à un algorithme : spécification, analyse descendante ;
          → mise en œuvre sur machine : codage, tests.
     • Expérimentation sur machine dans le langage Python 3.
     • Utilisation de la programmation pour la Physique :
          → tracé de graphes, analyse de données,
          → minimisation,
          → simulation de systèmes complexes,
          → résolution de problèmes non solubles analytiquement,
          → résolution numérique d'équation différentielle,
          → limites du traitement numérique.

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L’enseignement porte sur l’atomistique, la liaison chimique et la cristallochimie. La première partie concerne la constitution et la représentation de l'atome. Le modèle quantique est introduit avec les notions d'orbitales atomiques associées. Les propriétés de l'atome sont mises en relation avec la configuration électronique et la place de l'élément dans la classification périodique.

La seconde partie concerne la représentation de la molécule avec le modèle de Lewis et la méthode VSEPR. Pour les édifices diatomiques covalents, on introduit le modèle des orbitales moléculaires issu de combinaisons linéaires d'orbitales atomiques. La dernière partie est une introduction à la périodicité des réseaux cristallins et description des structures métalliques compacts et ioniques simples du système cubique.

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Connaître les fondamentaux de la mécanique (idées et principes, unités SI, formules mathématiques et physiques, ordres de grandeur) concernant le principe d'inertie, le principe fondamental de la dynamique, la loi d'interaction, le théorème de l'énergie cinétique et de l'énergie mécanique.

1 : principes fondamentaux de la dynamique : lois de newton
Enoncé du PFD, principe de l’action et de la réaction, 1ère loi de Newton.
Définition du CdM d’un système, définition d’un référentiel galiléen ou non galiléen.
2 : cinématique : Vecteurs position, vitesse, accélération, en coordonnées cartésiennes, polaires et cylindriques ; différentielle d’un vecteur unitaire, déplacement élémentaire. Repère de Frenet.
3 : forces et mvts avec frottements : Forces de contact, à distance. Tension, Forces gravitationelles, forces de rappel, poussée d’Archimède, frottements statiques et dynamiques. Chute d’un corps ds un fluide visqueux, &quation différentielle, résolution et vitesse limite de chute.
4 : travail, énergie puissance: Travail d’une force, moteur et résistant, définition de la puissance, théorème de l'énergie cinétique, énergie potentielle, théorème de l’énergie mécanique, définition d’une force conservative.

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Les objectifs:

-appréhender la \véritable" analyse : passage _a la limite, convergence, infiniment

grands, infiniment petits, manipulation d'inégalités, approximations locales ou

globales,

- savoir choisir le bon outil,

- s'exercer _a rédiger correctement en donnant le bon argument au bon moment,

- avoir un _il critique sur les résultats obtenus.

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Cette UE comporte deux parties :

- partie TD : découverte du milieu de la recherche et du métier de chercheur par des visites de laboratoire et des séminaires de recherche sur des thèmes variés ;

- partie TP : travail expérimental de recherche, sur un projet travaillé généralement en trinôme, tout au long du semestre, avec accès à une large collection de matériel et un encadrement encourageant l’autonomie, l’initiative et la curiosité ; réflexions communes sur la façon de mener à bien une expérience, apprentissage de la démarche scientifique ; des points réguliers sont faits sous forme de discussions en groupe et de contrôles écrits individuels ; le rendu final mène à la rédaction d’un article de type recherche.

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  Enseignement Transversal au Choix (ETC)

  Formation Bureautique et Internet (FBI)

1. Enseignement Transversal au Choix (ETC)

Diffusion des savoirs

Réflexion à propos des sciences et histoire des sciences

Développement et engagement personnel

Connaissance du monde professionnel, entrepreneuriat, orientation et insertion professionnelle

Langues (dont Français Langue Étrangère non Erasmus)

Sport

2. Formation Bureautique et Internet (FBI)

Développer et perfectionner vos compétences numériques

Vous préparer à affronter les défis élémentaires d'un monde de plus en plus digital

Travailler les cinq domaines de compétences numériques (selon le référentiel européen DIGCOMP) en s'appuyant sur la plate-forme française Pix (https://pix.fr/) :

- Informations et données

- Communication et collaboration

- Création de contenu

- Protection et sécurité

- Environnement numérique

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- Description de processus : voix passive, causes, effets, fonctions, objectifs, prépositions (déplacement et statitique).

- Formulation de questions.

- Compréhension écrite et orale.

- Acquisition de vocabulaire spécifique à chaque filière.

- 2 présentations orales à propos de processus. 

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Thermodynamique macroscopique :
 -Notions de base : Gaz Parfait, théorie cinétique, coefficients thermoélastiques, réversibilité
- Premier principe : échanges d'énergie sous forme de chaleur et de travail, coefficients thermiques, lois de Joule.
- Second Principe : énoncés historiques, cycles dithermes et polythermes, énoncé macroscopique, approche statistique,
troisième principe
- Machines thermiques : moteur, réfrigérateur, pompe à chaleur
- Fonctions thermodynamiques : Enthalpie, Énergie libre, Enthalpie libre, relations de Maxwell et de Clapeyron
- Transitions de phase du corps pur : point triple, point critique, chaleurs latentes.

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Ce cours est composé de deux grandes parties :

* étude des courbes paramétrées, en distinguant propriétés cinématiques (dépendant du paramétrage comme la vitesse, l’accélération) et propriétés géométriques d’une courbe (c’est-à-dire intrinsèques, indépendamment du paramétrage, par exemple la longueur, la courbure, l'aire). 

* équations différentielles : nous expliquerons en quoi le théorème de Cauchy-Lipschitz est le fondement de la théorie des EDO (Équations différentielles Ordinaires), puis nous apprendrons les méthodes principales de résolution explicite. On terminera par une petite introduction au calcul variationnel.

L'objectif premier de ce cours est de fournir des outils pour étudier des problèmes venant de la physique, chimie ou mécanique. Le second objectif est d'apprendre à manipuler un logiciel de calcul formel, pour permettre de réaliser et/ou de vérifier des calculs fastidieux. Cette utilisation intelligente d'un logiciel de calcul est une démarche fondamentale pour des parcours d’ingénierie ou de recherche en physique/mécanique.

Chapitre 1 : courbes paramétrées et polaires
- Représentation graphique et paramétrage
- Etude analytique des courbes paramétriques et polaires
Chapitre 2 : propriétés métriques des courbes et formes différentielles
- Longueur d'arc
- Repère de Frenet et courbure
- Formes différentielles et intégrales curvilignes
Chapitre 3 : Équations Différentielles Ordinaires
- Définitions et théorème de Cauchy Lipschitz
- Méthodes de résolution explicite
Chapitre 4 : Introduction au calcul variationnel

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Cette UE vise à découvrir la mécanique des solides et des systèmes de solides indéformables.

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Objectif : approcher une fonction f sur une période par des sommes de fonctions sinus/cosinus élémentaires, par exemple ci-dessous f en noir est approchée de plus en plus précisément par une somme de 5, 10 ou 20 sinus.

Applications : décomposition du son en harmoniques fondamentales, résolution de l’équation de la chaleur ...

Contenu : mélange analyse (somme d’un nombre de termes tendant vers l’infini) et algèbre dans des espaces vectoriels de dimension pouvant être infinie (dont les vecteurs sont eux-mêmes des fonctions) et munis de produits scalaires ou de formes bilinéaires plus générales.  

https://www-fourier.univ-grenoble-alpes.fr/~parisse/mat404/mat404pres.pdf
 


https://interstices.info/la-decomposition-en-series-de-fourier/

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Vibrations-ondes et optique ondulatoire: étude des phénomènes vibratoires, des ondes (mécaniques, acoustiques) et en particulier de l'optique ondulatoire :

- Notion d'ondes
- Ondes sonores
- Réflexion transmission, ondes stationnaires
- Notion de chemin optique
- Polarisation de la lumière, polariseurs et lames biréfringentes
- Interférences à deux ondes (division du front d'onde et division d'amplitude)
- interférences à N ondes : réseaux et cavité Fabry-Pérot

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Cette UE de physique expérimentale comporte 8 séances de travaux pratiques de 4h chacune :
- thermométrie et calorimétrie
- cellule photovoltaïque
- induction et freinage magnétique
- propagation des ondes
- acoustique musicale
- interférométrie laser
- réseau de diffraction
- polarisation de la lumière

Les thèmes de ces 8 TP sont choisis pour couvrir une large gamme de problématiques expérimentales, de matériel et de méthodes d’exploitation.

Des fiches de synthèse sont demandées en fin de chaque séance pour un suivi régulier des apprentissages.

Deux examens de TP individuels sur table permettent de valider les apprentissages après chacune des deux séries de 4 TP.

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Cet enseignement vise à pratiquer différentes étapes d'un travail de recherche théorique :
     • partir d'un concept pour aboutir à une équation ;
     • trouver une question intéressante à explorer ;
     • explorer cette question par le calcul, ce qui impose d'apprendre :
            → à modéliser,
            → à analyser une équation,
            → à faire le lien entre équation, système physique et réalité,
            → à synthétiser.
     • présenter et discuter des méthodes et résultats avec ses pair.e.s, ce qui sera fait par une simulation de conférence au cours de laquelle les autres étudiant.e.s jouent le rôle des pair.e.s.

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Cours de relativité restreinte. On va construire une nouvelle théorie de la relativité dans laquelle ce n'est plus le temps qui est absolu, mais la vitesse de la lumière. On montrera que ceci implique de revoir entièrement la notion d'espace et de temps et que ça permet  de construire une nouvelle entité -- l'espace-temps -- dotée d'une distance. De même, on montrera que dans ce nouveau contexte, il faut redéfinir les grandeurs cinématiques et dynamiques telles que l'énergie et l'impulsion. On établira la correspondance entre l'énergie au repos et la masse d'un objet et l’on montrera que l'on peut décrire des réactions ou on utilise de l'énergie pour créer de la matière et inversement.

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• Fluides parfaits et Fluides réels
• Écoulement de type Poiseuille
• Équations de Bernoulli, de Navier-Stokes , analyse dimensionnelle,
• Surface libre.

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Le but de ce cours est :

• d’étudier les propriétés arithmétiques des anneaux de polynômes
• d’étudier les applications de ces propriétés à la réduction des endormorphismes d’un espace vectoriel de dimension finie.

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L’UE se décompose en 2 parties :

• Séries numériques : séries convergentes, divergentes, propriétés, séries à termes réels positifs, séries absolument convergentes, séries alternées, règle d’Abel.
• Intégrales : Intégrales : somme de Riemann, définition de l’intégrale, propriétés, théorème fondamental de l’analyse
• Intégrales généralisées : intégrales convergentes, divergentes, propriétés, exemples de référence, cas des fonctions réelles positives, convergence absolue et semi-convergence, méthodes de calculs.

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Cette UE d'introduction à la thermodynamique a pour but d'introduire le formalisme de la thermodynamique.

Notions traitées :

• Systèmes thermodynamiques ;
• Énergie interne, 1er principe de la thermodynamique ;
• Entropie, 2e principe de la thermodynamique ;
• Interprétations microscopiques et statistiques ;
• Potentiels thermodynamiques ;
• Transitions de phase.

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• Espace Préhilbertien réels
• Endomorphismes des espaces euclidiens
• Algèbre bilinéaire
• Fonctions de plusieurs variables: continuité, différentiabilité, extréma, intégrales doubles et triples

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Cet enseignement poursuit l'étude des séries introduites au premier semestre en considérant maintenant des séries de fonctions.

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• Notions générales sur les ondes - onde progressive - modèle de la corde vibrante et du tuyau sonore.
• Réflexion, onde stationnaire et résonance - interférences - effet Doppler.
• Équations de Maxwell - équations de propagation et vecteur de Poynting - structure de l'onde l'électromagnétique plane.
• Notions simples d'optique ondulatoire.

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Descriptif

L’enseignement Physique expérimentale, thème énergétique, se compose de deux parties.

La première partie traite des transferts thermiques. Sont abordés :
• la diffusion thermique comme exemple d’un phénomène de transport ;
• l’équation de la chaleur et ses solutions stationnaires (notion de résistance thermique) ou périodiques (ondes de chaleur) ;
• la convection et son application aux ailettes de refroidissement ;
• le rayonnement thermique et son application à l’effet de serre.
C’est l’occasion de revenir sur la notion fondamentale, en physique, qu’est l’énergie, de découvrir la thermodynamique hors équilibre, et de se questionner sur les enjeux sociétaux et environnementaux liés à notre consommation énergétique.

La seconde partie est consacrée aux outils statistiques utilisés pour l’analyse de données. La notion d’incertitude-type et ses différentes méthodes d’évaluation sont introduites. Les outils statistiques utilisés en travaux pratiques sont présentés. Leur mise en œuvre est faite lors d’une série de travaux pratiques autour du thème de l’énergie et des transferts thermiques.

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• Fluides parfaits et Fluides réels,
• Écoulement de type Poiseuille.
• Équations de Bernoulli, de Navier-Stokes , analyse dimensionnelle,
• Surface libre

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Le programme est composé de trois parties.

• Physique nucléaire et des particules : Structure du noyau, désintégrations et réactions nucléaires,loi de désintégration nucléaire, interaction des particules avec la matière.
• Introduction à la Mécanique Quantique: Effet photoélectrique, dualité onde-corpuscule, atome de Bohr, relations d'incertitudes de Heisenberg, équation de Schrödinger, fonction d'onde et interprétation probabiliste .
• Introduction à la Relativité : Expérience de Michelson et Morley et invariance de la vitesse de la lumière, transformation de Lorentz et cinématique en relativité restreinte, dynamique relativiste et équivalence masse-énergie.

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• Dénombrements
• Probabilité et variables aléatoires univers fini,
• Probabilité et variables aléatoires univers discret

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L'objectif du cours est d'étudier les fonctions de plusieurs variables
réelles. Nous expliquerons comment les notions vues en L1 dans le
cours d'analyse, comme les concepts de continuité, de dérivabilité,
d'intégration et l'étude des points critiques, sont étendues dans ce
cadre. Nous étudierons également d'autres notions très utiles en
physique, comme les formes différentielles, leur intégration, les
équations aux dérivées partielles et certains opérateurs classiques
(gradient, laplacien, rotationnel, divergence...).
L'étude des points critiques d'une fonction de plusieurs variables
nécessite certains outils de l'algèbre linéaire, comme la théorie de
la diagonalisation des matrices symétriques. Nous consacrerons donc
une partie du cours à l'introduction et au développement de ce thème.

Programme détaillé :
- systèmes de coordonnées dans R^2 et R^3
- fonctions de plusieurs variables et repères mobiles attachés aux
différents systèmes de coordonnées
- représentation graphique des fonctions de deux variables, continuité
- dérivation des fonctions de plusieurs variables
-formes différentielles
- différentielle d'une composition de fonctions, application aux EDP,dérivées d'ordre supérieure
- formes différentielles exactes
- opérateurs classiques
- intégrales doubles
- intégrales triples, intégrales curvilignes et formule de Green-Riemann
- matrices, matrice d'une application linéaire, matrice de passage
- rang d'une matrice, applications, matrices inversibles et calcul de
l'inverse
- déterminant et méthodes de calcul
- diagonalisation, valeurs propres et vecteurs propres
- algorithme de diagonalisation, matrices définies positives/négatives
- étude des points critiques et extrema des fonctions de plusieurs variables

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Ce cours est composé de deux grandes parties :

* étude des courbes paramétrées, en distinguant propriétés cinématiques (dépendant du paramétrage comme la vitesse, l’accélération) et propriétés géométriques d’une courbe (c’est-à-dire intrinsèques, indépendamment du paramétrage, par exemple la longueur, la courbure, l'aire). 

* équations différentielles : nous expliquerons en quoi le théorème de Cauchy-Lipschitz est le fondement de la théorie des EDO (Équations différentielles Ordinaires), puis nous apprendrons les méthodes principales de résolution explicite. On terminera par une petite introduction au calcul variationnel.

L'objectif premier de ce cours est de fournir des outils pour étudier des problèmes venant de la physique, chimie ou mécanique. Le second objectif est d'apprendre à manipuler un logiciel de calcul formel, pour permettre de réaliser et/ou de vérifier des calculs fastidieux. Cette utilisation intelligente d'un logiciel de calcul est une démarche fondamentale pour des parcours d’ingénierie ou de recherche en physique/mécanique.

Chapitre 1 : courbes paramétrées et polaires
- Représentation graphique et paramétrage
- Etude analytique des courbes paramétriques et polaires
Chapitre 2 : propriétés métriques des courbes et formes différentielles
- Longueur d'arc
- Repère de Frenet et courbure
- Formes différentielles et intégrales curvilignes
Chapitre 3 : Équations Différentielles Ordinaires
- Définitions et théorème de Cauchy Lipschitz
- Méthodes de résolution explicite
Chapitre 4 : Introduction au calcul variationnel

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Cette UE vise à découvrir la mécanique des solides et des systèmes de solides indéformables.

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Thermodynamique macroscopique :
 -Notions de base : Gaz Parfait, théorie cinétique, coefficients thermoélastiques, réversibilité
- Premier principe : échanges d'énergie sous forme de chaleur et de travail, coefficients thermiques, lois de Joule.
- Second Principe : énoncés historiques, cycles dithermes et polythermes, énoncé macroscopique, approche statistique,
troisième principe
- Machines thermiques : moteur, réfrigérateur, pompe à chaleur
- Fonctions thermodynamiques : Enthalpie, Énergie libre, Enthalpie libre, relations de Maxwell et de Clapeyron
- Transitions de phase du corps pur : point triple, point critique, chaleurs latentes.

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Electrostatique et Magnétostatique avec une ouverture sur l'électromagnétisme dans le vide.

Electrostatique : loi de Coulomb, théorème de Gauss, potentiel scalaire, dipôle électrique, théorème de Coulomb, notion de capacité, énergie potentielle électrostatique.

Electrocinétique : densité de courant, loi d'Ohm. Magnétostatique : force de Lorentz, relations de Biot-Savart, conservation du flux, théorème d'Ampère, force de Laplace. Induction magnétique : loi de Faraday, loi de Lenz, auto-induction, induction mutuelle.

Electromagnétisme : équations de Maxwell et prédiction de l'existence des ondes électromagnétiques dans le vide.

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Objectif : approcher une fonction f sur une période par des sommes de fonctions sinus/cosinus élémentaires, par exemple ci-dessous f en noir est approchée de plus en plus précisément par une somme de 5, 10 ou 20 sinus.

Applications : décomposition du son en harmoniques fondamentales, résolution de l’équation de la chaleur ...

Contenu : mélange analyse (somme d’un nombre de termes tendant vers l’infini) et algèbre dans des espaces vectoriels de dimension pouvant être infinie (dont les vecteurs sont eux-mêmes des fonctions) et munis de produits scalaires ou de formes bilinéaires plus générales.  

https://www-fourier.univ-grenoble-alpes.fr/~parisse/mat404/mat404pres.pdf
 


https://interstices.info/la-decomposition-en-series-de-fourier/

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Cours d'introduction des concepts de base de la mécanique des fluides. Forces dans les fluides (pression et friction visqueuse), statique des fluides, écoulement incompressible, équations de Navier-Stokes, fluides parfaits et relation de Bernoulli. Résolution des équations de Navier-Stokes pour des écoulements simples dominés par la viscosité.

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Vibrations-ondes et optique ondulatoire: étude des phénomènes vibratoires, des ondes (mécaniques, acoustiques) et en particulier de l'optique ondulatoire :

- Notion d'ondes
- Ondes sonores
- Réflexion transmission, ondes stationnaires
- Notion de chemin optique
- Polarisation de la lumière, polariseurs et lames biréfringentes
- Interférences à deux ondes (division du front d'onde et division d'amplitude)
- interférences à N ondes : réseaux et cavité Fabry-Pérot

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Cette UE de physique expérimentale comporte 8 séances de travaux pratiques de 4h chacune :
- thermométrie et calorimétrie
- cellule photovoltaïque
- induction et freinage magnétique
- propagation des ondes
- acoustique musicale
- interférométrie laser
- réseau de diffraction
- polarisation de la lumière

Les thèmes de ces 8 TP sont choisis pour couvrir une large gamme de problématiques expérimentales, de matériel et de méthodes d’exploitation.

Des fiches de synthèse sont demandées en fin de chaque séance pour un suivi régulier des apprentissages.

Deux examens de TP individuels sur table permettent de valider les apprentissages après chacune des deux séries de 4 TP.

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La théorie des probabilités, c'est à dire l'étude mathématique des phénomènes aléatoires, occupe aujourd’hui une place centrale dans la plupart des sciences, tout d’abord, de par ses applications pratiques. En plus d'être la base des statistiques, elle permet la modélisation de nombreux phénomènes, aussi bien en sciences naturelles (physique, chimie, biologie, climatologie, etc.) qu’en sciences humaines (économie, sociologie, par exemple).

Chapitre 1 : Un peu d'analyse combinatoire

 Modélisation des phénomènes aléatoires. Cardinal d'un ensemble.  Analyse combinatoire : dénombrement de fonctions entre ensembles, dénombrement des parties d’un ensemble, partitionnement.

Chapitre 2 : Espace probabilisé

Tribus et probabilités. Indépendance. Probabilités conditionnelles

Chapitre 3 : Variables aléatoires

 Variables aléatoires discrètes : exemples importants, vecteurs aléatoires discrets, espérance, variance, fonctions génératrices. Variables aléatoires à densité. Convergences de suite de variables aléatoires

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PHY404 comporte une grande partie expérimentale et le cœur de l'UE est
la fabrication d'un instrument comportant capteur(s), microcontrôleur
Arduino et actionneur(s). L'instrument met en jeu un phénomène physique,
mesure une grandeur physique et adapte une réponse à cette mesure. Le
projet comprend la conception (cahier des charges, recherche du capteur
pertinent, de l'actionneur),  le développement (mécanique, électronique,
algorithmique) et la finalisation (test, étalonnage) de l'instrument.

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Cette UE traite les trois disciplines que sont la géodésie, la gravimétrie et la géothermie. Les notions abordées en géodésie sont la forme géométrique de la Terre, l'ellipsoïde de référence, les systèmes de référence globaux et locaux, les coordonnées géodésiques et les projections planes, les mesures satellitaires,  le positionnement et les techniques de triangulation. Les notions abordées en gravimétrie sont le champ de gravité terrestre, le géoïde terrestre, les mesures du champ de pesanteur, les corrections de ces mesures, les anomalies gravimétriques et l'isostasie. Les notions abordées en géothermie sont
les modes de transport de la chaleur, la conduction thermique et la loi de Fourier, les observations du flux géothermique, le bilan thermique global de la Terre, l'équation de la chaleur et ses solutions, le refroidissement de la lithosphère, la convection mantellique , le géotherme terrestre et l'utilisation de la géothermie.

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Structures :

Le cours se limite aux poutres droites isostatiques se déformant dans le plan (problèmes 2d).

Rappel du principe fondamental de la statique (P.F.S).

Bases de la théorie des poutres.

Déformations et contraintes dans une poutre.

Efforts intérieurs dans une structure.

Calcul des déplacements (flèche).

Métré :

Etablissement d'un métré.

Elaboration d'un sous détail de prix.

Déboursé horaire de main d'oeuvre.

Prix de vente.

Etude du matériel.

Etablissements d'un prix de location.

Applications.

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Cours de relativité restreinte. On va construire une nouvelle théorie de la relativité dans laquelle ce n'est plus le temps qui est absolu, mais la vitesse de la lumière. On montrera que ceci implique de revoir entièrement la notion d'espace et de temps et que ça permet  de construire une nouvelle entité -- l'espace-temps -- dotée d'une distance. De même, on montrera que dans ce nouveau contexte, il faut redéfinir les grandeurs cinématiques et dynamiques telles que l'énergie et l'impulsion. On établira la correspondance entre l'énergie au repos et la masse d'un objet et l’on montrera que l'on peut décrire des réactions ou on utilise de l'énergie pour créer de la matière et inversement.

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Cette UE traite de deux parties, d'une part des vitesses de réaction, et d'autre part des aspects énergétiques et des déplacements d'équilibre associés à une réaction chimique.

Elle vise à comprendre les méthodes qui permettent de déterminer et mesurer des vitesses de réaction, de comprendre les facteurs qui l'influencent, à savoir déterminer un ordre partiel ou global en liant modèle et résultats expérimentaux.

Pour la partie thermodynamique, on s'attachera à évaluer les échanges énergétiques et les grandeurs de réaction, à réaliser un bilan calorimétrique, à analyser l'origine de l'irréversibilité, à prédire une situation d'équilibre ou un sens d'évolution pour une réaction chimique.

On appliquera les notions thermodynamiques à l'étude des différents états d'un corps pur et de systèmes binaires.

Les concepts théoriques seront mis en pratique via les exercices de TD, et à l'occasion de trois séances de travaux pratiques durant lesquelles les données expérimentales seront acquises et analysées.

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L'objectif du cours est d'étudier les fonctions de plusieurs variables
réelles. Nous expliquerons comment les notions vues en L1 dans le
cours d'analyse, comme les concepts de continuité, de dérivabilité,
d'intégration et l'étude des points critiques, sont étendues dans ce
cadre. Nous étudierons également d'autres notions très utiles en
physique, comme les formes différentielles, leur intégration, les
équations aux dérivées partielles et certains opérateurs classiques
(gradient, laplacien, rotationnel, divergence...).
L'étude des points critiques d'une fonction de plusieurs variables
nécessite certains outils de l'algèbre linéaire, comme la théorie de
la diagonalisation des matrices symétriques. Nous consacrerons donc
une partie du cours à l'introduction et au développement de ce thème.

Programme détaillé :
- systèmes de coordonnées dans R^2 et R^3
- fonctions de plusieurs variables et repères mobiles attachés aux
différents systèmes de coordonnées
- représentation graphique des fonctions de deux variables, continuité
- dérivation des fonctions de plusieurs variables
-formes différentielles
- différentielle d'une composition de fonctions, application aux EDP,dérivées d'ordre supérieure
- formes différentielles exactes
- opérateurs classiques
- intégrales doubles
- intégrales triples, intégrales curvilignes et formule de Green-Riemann
- matrices, matrice d'une application linéaire, matrice de passage
- rang d'une matrice, applications, matrices inversibles et calcul de
l'inverse
- déterminant et méthodes de calcul
- diagonalisation, valeurs propres et vecteurs propres
- algorithme de diagonalisation, matrices définies positives/négatives
- étude des points critiques et extrema des fonctions de plusieurs variables

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Electrostatique et Magnétostatique avec une ouverture sur l'électromagnétisme dans le vide.

Electrostatique : loi de Coulomb, théorème de Gauss, potentiel scalaire, dipôle électrique, théorème de Coulomb, notion de capacité, énergie potentielle électrostatique.

Electrocinétique : densité de courant, loi d'Ohm. Magnétostatique : force de Lorentz, relations de Biot-Savart, conservation du flux, théorème d'Ampère, force de Laplace. Induction magnétique : loi de Faraday, loi de Lenz, auto-induction, induction mutuelle.

Electromagnétisme : équations de Maxwell et prédiction de l'existence des ondes électromagnétiques dans le vide.

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Thermodynamique macroscopique :
 -Notions de base : Gaz Parfait, théorie cinétique, coefficients thermoélastiques, réversibilité
- Premier principe : échanges d'énergie sous forme de chaleur et de travail, coefficients thermiques, lois de Joule.
- Second Principe : énoncés historiques, cycles dithermes et polythermes, énoncé macroscopique, approche statistique,
troisième principe
- Machines thermiques : moteur, réfrigérateur, pompe à chaleur
- Fonctions thermodynamiques : Enthalpie, Énergie libre, Enthalpie libre, relations de Maxwell et de Clapeyron
- Transitions de phase du corps pur : point triple, point critique, chaleurs latentes.

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Electrostatique et Magnétostatique avec une ouverture sur l'électromagnétisme dans le vide.

Electrostatique : loi de Coulomb, théorème de Gauss, potentiel scalaire, dipôle électrique, théorème de Coulomb, notion de capacité, énergie potentielle électrostatique.

Electrocinétique : densité de courant, loi d'Ohm. Magnétostatique : force de Lorentz, relations de Biot-Savart, conservation du flux, théorème d'Ampère, force de Laplace. Induction magnétique : loi de Faraday, loi de Lenz, auto-induction, induction mutuelle.

Electromagnétisme : équations de Maxwell et prédiction de l'existence des ondes électromagnétiques dans le vide.

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Cet enseignement est dédié à la présentation de la physico-chimie de la solution aqueuse. Il comprend trois volets : la réaction acide base, la notion de solubilité, les réactions d’échanges d’électron avec une ouverture vers les accumulateurs électrochimiques. L’influence mutuelle de ces trois grandes classes de propriétés est également étudiée. La description de la solution à l’équilibre sera réalisée à partir d’approches systématiques ou de type ‘réaction prépondérante’. 

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Vibrations-ondes et optique ondulatoire: étude des phénomènes vibratoires, des ondes (mécaniques, acoustiques) et en particulier de l'optique ondulatoire :

- Notion d'ondes
- Ondes sonores
- Réflexion transmission, ondes stationnaires
- Notion de chemin optique
- Polarisation de la lumière, polariseurs et lames biréfringentes
- Interférences à deux ondes (division du front d'onde et division d'amplitude)
- interférences à N ondes : réseaux et cavité Fabry-Pérot

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But : Approcher une fonction f sur une période par des sommes de
fonctions sinus/cosinus élémentaires.
Applications : décomposition du son en harmoniques fondamentales,
résolution de l’équation de la chaleur, application aux cordes
vibrantes, etc
Contenu : mélange analyse (somme d’un nombre de termes tendant vers
l’infini) et algèbre dans des espaces vectoriels de dimension pouvant
être infinie (dont les vecteurs sont eux-mêmes des fonctions) et
munis de produits scalaires.

https://interstices.info/la-decomposition-en-series-de-fourier/

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Cette UE de physique expérimentale comporte 8 séances de travaux pratiques de 4h chacune :
- thermométrie et calorimétrie
- cellule photovoltaïque
- induction et freinage magnétique
- propagation des ondes
- acoustique musicale
- interférométrie laser
- réseau de diffraction
- polarisation de la lumière

Les thèmes de ces 8 TP sont choisis pour couvrir une large gamme de problématiques expérimentales, de matériel et de méthodes d’exploitation.

Des fiches de synthèse sont demandées en fin de chaque séance pour un suivi régulier des apprentissages.

Deux examens de TP individuels sur table permettent de valider les apprentissages après chacune des deux séries de 4 TP.

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Cours d'introduction des concepts de base de la mécanique des fluides. Forces dans les fluides (pression et friction visqueuse), statique des fluides, écoulement incompressible, équations de Navier-Stokes, fluides parfaits et relation de Bernoulli. Résolution des équations de Navier-Stokes pour des écoulements simples dominés par la viscosité.

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Ce cours est destiné à introduire les concepts de base de la science des matériaux, à savoir : la synthèse/élaboration et la relation structure/propriétés des grandes classes de matériaux inorganiques (amorphes/cristallins ; verres, céramiques, métaux et alliages). Il est divisé en trois parties qui aborderont la structure des matériaux, les techniques expérimentales liées à leur étude, ainsi que leur classification.

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Cours / Travaux Dirigés :

Les notions abordées sont : la thermodynamique électrochimique (calcul d'activité en solution, potentiel électrochimique) ; les flux de déplacement de matière (migration et diffusion), essentiellement dans les solutions aqueuses ; la cinétique électrochimique élémentaire (mécanismes de transfert, diffusion) en régime stationnaire ; l’illustration sur des exemples concrets (corrosion, générateurs, procédés d'électrolyse, analyse).

Chapitre 1 : Notions de base en électrochimie

Définition, Différents types d'électrodes, Électrolytes, Conventions de signes dans les cellules électrochimiques, Lois élémentaires de l'électrochimie, Phénomènes de surtension, Expressions générales de la différence de potentiel, Prévision des réactions,

Chapitre 2 : Thermodynamique électrochimique

Définition des potentiels, Équilibre, Référence des potentiels : Électrode standard à hydrogène (ESH), Démonstration de la loi de Nernst, Sélectivité, Électrode de référence à jonction liquide.

Chapitre 3 : Les ions en solutions

Interaction ions / solvant aqueux, Interactions entre ions solvatés, Modèles de Debye Hückel, Flux ioniques en solution, Nombre de transport, Conductivités molaires, Bilan de Hittorf, Jonctions liquides, Capacité de double couche.

Chapitre 4 : Cinétique des réactions aux électrodes

Relation de Butler-Volmer généralisée, Diagramme d'énergie, Relation de microréversibilité, Courant d’échange, Régime de transfert limitant (loi de Butler Volmer, lois de Tafel), Régime à diffusion limitante (Couche de diffusion, loi de Levich, Courant de diffusion, Équation de surtension), Régime de transfert diffusion

Chapitre 5 : Quelques applications

Réactions simultanées : Tension mixte, Corrosion par voie humide, Corrosion idiomorphique et exomorphique, Diagrammes d'Evans, Protections contre la corrosion. Générateurs électrochimiques : Piles alcalines, salines…, Accumulateurs au Plomb, Nickel-Cadmium…, Piles à combustible. Les procédés "chlore-soude", Les capteurs : Sonde à O₂, Électrodes sélectives à ions (ISE)

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L’objectif principal de cette UE et d’approfondir la thermodynamique des diagrammes de phases (liquide-gaz et solide-liquide) dans le cas d’un mélange binaire.

Pour cela en partant des acquis de la thermodynamique du parcours L1 et L2, nous abordons des notions nouvelles qui permettent de prendre en compte les interactions entre 2 constituants dans une phase homogène (grandeurs de mélange ; modèles de solutions). Cela nous permet de définir de manière rigoureuse l’activité un constituant ainsi que son potentiel chimique pour ensuite appliquer les conditions d’équilibre aux systèmes binaires liquide-gaz et solide-liquide

Cours Magistraux :

Chapitre I : Bases de la Thermodynamique (Rappels)
Premier et second principe, Fonctions thermodynamiques dans un système fermé de composition constante ; Critères énergétiques d’évolution spontanée d’un système.

Chapitre II : Grandeurs thermodynamiques de mélange
Relation d’Euler ; Grandeurs partielles ; relation de Gibbs-Duhem ; Grandeurs molaire. partielles ; Potentiel chimique ; Grandeurs thermodynamiques du mélange et de mélange ; définition de l’activité.

 
Chapitre III : Affinité chimique et loi d’action de masse

 Avancement d’une réaction ; Grandeurs de réaction ; Affinité chimique ; Equilibre et conditions d’équilibres ; Critère d’évolution d’un équilibre ; Influence de la température.

Chapitre IV : Transformations de phase dans les systèmes unaires

Règles des phases de Gibbs (variance d’un système) ; Equation de Clapeyron ; Equation de Clausius-Clapeyron ; Equilibre d’ébullition, de fusion, de sublimation ; Diagramme d’état d’un corps pur.

Chapitre V : Modèles de solutions

Grandeurs molaires partielles et représentation graphique ; Grandeurs molaires partielles à dilution infinie ; Activité d’un liquide ; Solutions régulières de substitution (modèle de Bragg et williams) ; Enthalpie molaire de mélange ; Entropie molaire de mélange ; Expression des grandeurs thermodynamiques pour les solutions régulière (cas particulier des solutions idéales) ; Enthalpie libre d’excès ; Solutions très diluées ou concentrées (lois de Henry et Raoult).

Chapitre VI : Equilibre de phase dans un système binaire
Minimum de la fonction enthalpie libre pour les mélanges binaires ; Enthalpie libre de mélange pour les mélanges binaires (relation enthalpie libre-composition du système) ; Règle des segments inverses (rappel et démonstration)