Parcours Physique chimie mécanique international

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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