Cartes de révision : Physique
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44 paquets
- Unités et mesure (Physique)Cartes de révision sur les unités et la mesure : la portée et l'échelle de la physique (la physique en tant que science, les ordres de grandeur, les modèles, les théories et les lois, ainsi que les échelles de longueur, de masse et de temps de l'univers) ; les unités et les étalons (les grandeurs physiques, les grandeurs de base par rapport aux grandeurs dérivées, les sept grandeurs et unités de base du SI, les définitions modernes de la seconde et du mètre, et les préfixes métriques) ; la conversion d'unités à l'aide de facteurs de conversion ; l'analyse dimensionnelle (les symboles des dimensions de base L, M, T, I, theta, N et J, les grandeurs sans dimension, la cohérence dimensionnelle et les arguments transcendants) ; les estimations et les calculs de Fermi ; les chiffres significatifs (l'exactitude par rapport à la précision, l'incertitude par rapport à l'écart, l'incertitude relative en pourcentage, le comptage des chiffres significatifs, et les règles pour les opérations arithmétiques et les nombres exacts) ; et la stratégie en trois étapes pour résoudre les problèmes de physique.
- Vecteurs (Physique)Cartes de révision sur les vecteurs : scalaires et vecteurs (norme et direction, notation, déplacement, vecteurs égaux, parallèles, antiparallèles, orthogonaux et opposés, multiplication par un scalaire, résultantes, lois commutative, associative et distributive, règles du parallélogramme et bout à bout, vecteurs unitaires et soustraction de vecteurs) ; systèmes de coordonnées et composantes (composantes vectorielles et scalaires, les vecteurs unitaires i, j et k, l'écriture en composantes, la norme et l'angle de direction à partir des composantes, les règles des quadrants, les coordonnées polaires et les axes orientés selon la règle de la main droite) ; l'algèbre des vecteurs (la méthode analytique par composantes, l'addition, la soustraction et la multiplication par un scalaire composante par composante, l'égalité, le vecteur nul et les vecteurs unitaires à partir de la norme) ; et les produits de vecteurs (le produit scalaire et le produit vectoriel, leurs propriétés, les identités des vecteurs unitaires, les formes en composantes et les applications au travail et au moment de force).
- Mouvement rectiligne (Physique)Cartes de révision sur la cinématique à une dimension : la position et le référentiel ; le déplacement, défini comme la variation de la position (valeur finale moins valeur initiale), un vecteur mesuré en mètres, et sa distinction avec la distance parcourue ; la vitesse moyenne comme rapport du déplacement au temps écoulé ; la vitesse instantanée comme dérivée temporelle de la position et pente de la courbe position-temps ; la vitesse scalaire, grandeur scalaire, et la vitesse scalaire instantanée comme norme du vecteur vitesse ; l'accélération moyenne et instantanée comme taux de variation de la vitesse et pente de la courbe vitesse-temps, avec les conventions de signe qui relient la direction de l'accélération et de la vitesse au fait d'accélérer ou de ralentir ; les équations de la cinématique à accélération constante et les notations associées ; la chute libre sous la seule action de la pesanteur, avec une accélération g dirigée vers le bas ; et la détermination de la vitesse et du déplacement par intégration de l'accélération puis de la vitesse au cours du temps.
- Mouvement à deux et trois dimensions (Physique)Cartes de révision sur la cinématique à deux et trois dimensions : les vecteurs position, déplacement et vitesse en notation vectorielle unitaire et leurs formes en composantes ; la vitesse instantanée comme dérivée de la position, toujours tangente à la trajectoire ; le vecteur accélération comme dérivée première de la vitesse et dérivée seconde de la position ; l'indépendance des mouvements selon des axes perpendiculaires et les équations du mouvement à accélération constante appliquées à chaque axe ; le mouvement d'un projectile avec une accélération horizontale nulle et la gravité dirigée vers le bas, y compris les composantes du lancer, le temps de vol, la hauteur maximale, la portée, le maximum à 45 degrés, les angles de lancer complémentaires et la trajectoire parabolique ; le mouvement circulaire uniforme et non uniforme, l'accélération centripète exprimée à partir de la vitesse, de la période et de la fréquence angulaire, ainsi que l'accélération tangentielle et totale ; et le mouvement relatif, avec les règles d'addition de la position, de la vitesse et de l'accélération entre référentiels et l'invariance de l'accélération entre des référentiels en translation à vitesse relative constante.
- Lois du mouvement de Newton (Physique)Cartes de révision sur les lois du mouvement de Newton : la force comme une poussée ou une traction vectorielle mesurée en newtons, les forces externes, de contact et de champ, les quatre forces fondamentales et la force nette comme somme vectorielle ; la première loi de Newton, l'inertie et sa mesure par la masse, les référentiels inertiels et l'équilibre sous une force nette nulle ; la deuxième loi de Newton sous forme scalaire et vectorielle, F_net = m a et sa forme en quantité de mouvement F_net = dp/dt, avec les proportionnalités entre force, masse et accélération ; la masse par rapport au poids, w = m g, et comment le poids varie avec la gravité locale alors que la masse reste constante ; la troisième loi de Newton et les paires action-réaction s'exerçant sur des corps différents, y compris la poussée ; les forces courantes comme la force normale, la tension, le frottement, la force de rappel d'un ressort (loi de Hooke) et la distinction entre forces réelles et fictives ; et comment tracer et utiliser des diagrammes de corps libre pour appliquer la deuxième loi de Newton.
- Applications des lois de Newton (Physique)Cartes de révision sur l'application des lois de Newton : la stratégie systématique de résolution de problèmes consistant à schématiser la situation, tracer un diagramme de corps libre des forces extérieures, appliquer la deuxième loi de Newton selon chaque axe de coordonnées et vérifier le résultat ; l'équilibre statique et dynamique, la tension dans une corde sans masse passant sur une poulie sans frottement, le poids apparent et les problèmes d'ascenseur, et les objets reliés. Le frottement comme force de contact s'opposant au mouvement relatif, le frottement statique et cinétique, les lois f_s <= mu_s N et f_k = mu_k N, les coefficients de frottement sans dimension, l'indépendance vis-à-vis de l'aire de contact et les origines microscopiques du frottement. L'accélération et la force centripètes dans un mouvement circulaire uniforme, F_c = m v^2/r = m r omega^2, les virages relevés idéaux avec theta = arctan(v^2/rg), les référentiels inertiels et non inertiels, et les forces fictives centrifuge et de Coriolis. Et la force de traînée dans un fluide, F_D = (1/2) C rho A v^2, le coefficient de traînée, la vitesse limite v_T = sqrt(2mg/(rho C A)), et la loi de Stokes pour les petits objets lents.
- Travail et énergie cinétique (Physique)Cartes de révision sur le travail et l'énergie cinétique : le travail comme transfert d'énergie lorsqu'une force agit le long d'un déplacement, le travail infinitésimal dW = F.dr, le résultat pour une force constante W = Fd cos(theta), la règle de la composante parallèle, le travail comme intégrale curviligne ou aire sous la courbe force-déplacement, le signe du travail, le joule et le pied-livre, ainsi que le travail des forces de frottement, de gravité et d'un ressort, y compris les forces conservatives et dissipatives et le travail nul le long d'un chemin fermé. L'énergie cinétique K = (1/2)mv^2 comme scalaire non négatif qui dépend de la vitesse et du référentiel, son unité le joule, la forme en quantité de mouvement K = p^2/(2m), et l'énergie cinétique de translation par rapport à celle de rotation. Le théorème de l'énergie cinétique W_net = K_f - K_i déduit de la deuxième loi de Newton, son emploi pour les forces variables et les trajectoires courbes sans frottement, et les conséquences d'un travail net positif, négatif ou nul. Et la puissance comme taux de travail fourni, la puissance moyenne W/t, la puissance instantanée dW/dt = F.v, le watt et le cheval-vapeur.
- Énergie potentielle et conservation de l'énergie (Physique)Cartes de révision sur l'énergie potentielle et la conservation de l'énergie : l'énergie potentielle comme énergie stockée dans un système en raison de la configuration de ses objets en interaction, la règle selon laquelle la variation d'énergie potentielle est l'opposé du travail effectué par la force conservative associée, la constante additive arbitraire et le choix d'une référence nulle, l'énergie potentielle gravitationnelle U = mgy près de la surface de la Terre, et l'énergie potentielle élastique U = (1/2)kx^2 pour un ressort. Les forces conservatives (travail indépendant du chemin, travail nul sur un parcours fermé) par opposition aux forces dissipatives non conservatives telles que le frottement et la résistance de l'air, la récupération d'une force conservative à partir de son énergie potentielle par F = -dU/dx ou le gradient, et le test du rotationnel. L'énergie mécanique E = K + U, sa conservation lorsque seules des forces conservatives travaillent, W_nc = variation de E lorsque ce n'est pas le cas, et la loi de conservation de l'énergie. Les diagrammes d'énergie potentielle : la ligne d'énergie totale, la condition K = E - U >= 0, les points de rebroussement, les régions permises et interdites, la force comme l'opposé de la pente, les points d'équilibre, les équilibres stables et instables déterminés par la dérivée seconde, la vitesse maximale à un minimum de potentiel, et le puits de potentiel infini. Et les sources d'énergie : l'énergie thermique, chimique, rayonnante et nucléaire, les sources renouvelables et non renouvelables, les pertes de conversion, l'énergie hydraulique, éolienne et solaire, et la répartition mondiale de l'énergie en 2010.
- Quantité de mouvement et collisions (Physique)Cartes de révision sur la quantité de mouvement et les collisions : la quantité de mouvement p = mv, un vecteur orienté selon la vitesse et mesuré en kg·m/s, qui caractérise la quantité de mouvement d'un objet et dépend linéairement de sa masse et de sa vitesse. L'impulsion J comme le produit d'une force par une durée, ses formes infinitésimale et intégrale, le théorème de l'impulsion J = delta p, la deuxième loi de Newton sous la forme F = dp/dt, et la force moyenne lors d'une collision. La conservation de la quantité de mouvement pour un système fermé, et pourquoi les paires internes de la troisième loi de Newton s'annulent tandis que les forces externes modifient la quantité de mouvement totale. Les types de collisions : la quantité de mouvement est toujours conservée, l'énergie cinétique ne l'est que dans les collisions élastiques, les collisions inélastiques et parfaitement inélastiques, et les explosions. Les collisions à plusieurs dimensions avec conservation selon chaque direction et équations par composantes. Le centre de masse comme position moyenne pondérée de la masse, r_CM et ses formes par composantes et intégrale, F_ext = M a_CM, et la vitesse constante du centre de masse d'un système soumis à une force externe nulle. Et la propulsion des fusées comme système à masse variable, la vitesse d'éjection, l'équation de Tsiolkovski delta v = u ln(m_0/m), et l'effet de la gravité lors d'un lancement.
- Rotation autour d'un axe fixe (Physique)Cartes de révision sur la rotation d'un corps rigide autour d'un axe fixe. Variables de rotation : la position angulaire theta = s/r en radians, le déplacement angulaire, la vitesse angulaire omega = d theta/dt et l'accélération angulaire alpha = d omega/dt, avec la convention de signe positif dans le sens antihoraire et la règle de la main droite pour la direction du vecteur vitesse angulaire. Rotation à accélération angulaire constante : les quatre équations cinématiques de rotation comme analogues directs de celles du mouvement linéaire (theta pour x, omega pour v, alpha pour a). Relation entre grandeurs angulaires et de translation : la vitesse tangentielle v_t = r omega, l'accélération tangentielle a_t = r alpha, l'accélération centripète a_c = r omega^2 et l'accélération linéaire totale. Moment d'inertie et énergie cinétique de rotation : K = (1/2) I omega^2, I = sum m r^2 comme analogue de la masse en rotation, et sa dépendance vis-à-vis de l'axe et de la répartition de la masse. Calcul des moments d'inertie : l'intégrale I = integral r^2 dm, le théorème des axes parallèles (Huygens-Steiner) I = I_cm + m d^2, et les résultats classiques pour une tige (par rapport au centre et à une extrémité), un disque et des corps composés. Le moment de force tau = r x F, sa norme r F sin theta, le bras de levier, le moment net et son signe. La deuxième loi de Newton pour la rotation, sum tau = I alpha, l'analogue de F = ma en rotation. Et le travail et la puissance en rotation, W = integral tau d theta, le théorème de l'énergie cinétique, et P = tau omega.
- Moment cinétique (Physique)Cartes de révision sur le moment cinétique et le mouvement de roulement. Roulement sans glissement : le point de contact est instantanément au repos, v_CM = R omega, a_CM = R alpha et d_CM = R theta ; l'accélération sur un plan incliné a_CM = m g sin(theta)/(m + I_CM/r^2), la borne de frottement statique nécessaire pour empêcher le glissement, et la répartition de l'énergie cinétique entre l'énergie de translation (1/2) m v_CM^2 et l'énergie de rotation (1/2) I_CM omega^2, le frottement ne fournissant aucun travail. Moment cinétique d'une particule : l = r x p, de norme r p sin(theta), de direction donnée par la règle de la main droite, la forme avec bras de levier l = r_perp m v, et l'unité kg m^2/s. La forme rotationnelle de la deuxième loi de Newton, sum tau = dl/dt, et pour un système sum tau_ext = dL/dt. Moment cinétique d'un corps rigide, L = I omega, dirigé selon l'axe de rotation. Conservation du moment cinétique lorsque le moment de force externe net est nul : I omega = I' omega', l'effet du patineur, et l'augmentation de l'énergie cinétique de rotation K'_rot = K_rot (I/I'). Et la précession d'un gyroscope : le moment de force gravitationnel tau = r M g sin(theta) perpendiculaire à L, la vitesse de précession omega_p = r M g/(I omega), la nutation, et la précession de la Terre sur 26 000 ans.
- Équilibre statique et élasticité (Physique)Cartes de révision sur l'équilibre statique des corps rigides et sur la contrainte, la déformation et l'élasticité. L'équilibre statique exige une accélération linéaire et une accélération angulaire nulles : la première condition annule la somme vectorielle des forces externes (équilibre en translation), et la seconde annule la somme des moments de force par rapport à n'importe quel axe (équilibre en rotation), les deux simultanément. Pour une rotation autour d'un axe z fixe, les six équations scalaires se réduisent à trois, le module du moment de force vaut r F sin(theta), le pivot peut être choisi librement, et le poids s'applique au centre de gravité. Résolution des problèmes d'équilibre : diagrammes de corps libre avec les forces à leurs points d'application réels, choix du pivot pour éliminer une inconnue, cas statiquement indéterminés, et les forces normales, de frottement, de tension et de charnière en jeu. La contrainte est une force par unité de surface et la déformation est la déformation fractionnaire sans dimension ; dans la limite linéaire, contrainte = module d'élasticité fois déformation, mesurée en pascals. Les contraintes et déformations de traction, de compression, de compressibilité (volumique) et de cisaillement définissent le module de Young, le module de compressibilité et le module de cisaillement. L'élasticité, les limites de proportionnalité et d'élasticité, la loi de Hooke, la région plastique, la déformation permanente et la contrainte de rupture.
- Gravitation (Physique)Cartes de révision sur la gravité newtonienne et ses conséquences. La loi de la gravitation universelle de Newton donne une force attractive en inverse du carré F = G m1 m2 / r^2, dirigée le long de la droite joignant deux masses, la constante universelle G ayant été mesurée pour la première fois par Cavendish ; les corps à symétrie sphérique agissent comme si toute leur masse était concentrée en leur centre, et les forces nettes s'additionnent par superposition. Gravitation au voisinage de la surface terrestre : g = GM/r^2, poids W = mg, la chute de toutes les masses à la même vitesse, et les petites corrections dues à l'altitude, à la rotation de la Terre et à son renflement équatorial. Énergie potentielle gravitationnelle U = -GMm/r (nulle à l'infini), conservation de l'énergie mécanique totale, vitesse de libération sqrt(2GM/R) et liaison gravitationnelle. Orbites de satellites : vitesse et période orbitales circulaires, énergie orbitale E = -GMm/2r, orbites géostationnaires et apesanteur en chute libre. Les trois lois de Kepler du mouvement planétaire (ellipses, aires égales et la relation entre période et demi-grand axe) et leur fondement dans le moment cinétique et la force en inverse du carré. Forces de marée, marées de vive-eau et de morte-eau, rotation synchrone et réchauffement d'Io. Enfin la théorie de la gravitation d'Einstein : le principe d'équivalence, la courbure de l'espace-temps, le rayon de Schwarzschild et les trous noirs, les lentilles gravitationnelles et la dilatation du temps.
- Mécanique des fluides (Physique)Cartes de révision sur la mécanique des fluides au repos et en mouvement. La masse volumique rho = m/V, la densité relative et les états de la matière. La pression p = F/A comme grandeur scalaire qui s'exerce également dans toutes les directions et augmente avec la profondeur selon p = p0 + rho g h. La mesure de la pression : pression manométrique et pression absolue, le pascal et d'autres unités, le baromètre et le manomètre. Le principe de Pascal et la façon dont les systèmes hydrauliques multiplient la force sans produire de travail supplémentaire. Le principe d'Archimède et la poussée : la poussée d'Archimède est égale au poids du fluide déplacé, et la flottaison, l'enfoncement et le poids apparent découlent de la masse volumique. La dynamique des fluides : le débit, l'équation de continuité, les écoulements laminaire et turbulent, et les fluides idéaux. L'équation de Bernoulli comme conservation de l'énergie le long d'une ligne de courant, le principe de Bernoulli reliant la vitesse et la pression, et l'entraînement. Enfin la viscosité, le nombre de Reynolds, la loi de Poiseuille et sa forte dépendance au rayon du tube, et l'apparition de la turbulence.
- Oscillations (Physique)Cartes de révision sur le mouvement oscillatoire. Le mouvement périodique, la période et la fréquence, et l'amplitude. Le mouvement harmonique simple (MHS) comme mouvement engendré par une force de rappel obéissant à la loi de Hooke : la position x(t) = A cos(omega t + phi), sa vitesse et son accélération, la pulsation omega = sqrt(k/m) et la période T = 2 pi sqrt(m/k) qui ne dépend que de la masse et de la constante de raideur. L'énergie dans le MHS : l'énergie potentielle élastique et l'énergie cinétique, l'énergie totale conservée E = (1/2) k A^2 proportionnelle au carré de l'amplitude, et la vitesse en toute position. Le MHS comme projection d'un mouvement circulaire uniforme. Les pendules : le pendule simple avec T = 2 pi sqrt(L/g), le pendule pesant et le pendule de torsion. Les oscillations amorties : la force d'amortissement proportionnelle à la vitesse, la décroissance exponentielle de l'amplitude, et les régimes sous-amorti, à amortissement critique et sur-amorti. Les oscillations forcées : la fréquence propre, l'amplitude en régime permanent, et la résonance lorsque la fréquence d'excitation coïncide avec la fréquence propre.
- Ondes (Physique)Cartes de rappel sur les ondes progressives et les ondes stationnaires. Ondes mécaniques dans un milieu, par opposition aux ondes électromagnétiques et aux ondes de matière. Amplitude, longueur d'onde, période et fréquence, ainsi que les relations de vitesse d'onde v = lambda/T = lambda*f. Ondes transversales et ondes longitudinales (de compression). Les mathématiques des ondes : la fonction d'onde sinusoïdale y = A sin(kx - omega t + phi), le nombre d'onde k = 2 pi/lambda, la pulsation omega = 2 pi/T, la phase et la constante de phase, la vitesse et l'accélération transversales d'un élément du milieu, et l'équation d'onde linéaire. Vitesse d'une onde sur une corde tendue v = sqrt(F_T/mu) et la forme générale élasticité sur inertie. Énergie et puissance d'une onde : P = (1/2) mu A^2 omega^2 v, la dépendance au carré de l'amplitude et au carré de la fréquence, l'intensité I = P/A, et la loi en carré inverse pour une source ponctuelle. Interférence et superposition : interférences constructive et destructive et l'amplitude résultante 2A cos(phi/2). Ondes stationnaires et résonance : nœuds et ventres, la fonction d'onde stationnaire y = 2A sin(kx) cos(omega t), les longueurs d'onde permises lambda_n = 2L/n et les fréquences de résonance f_n = n f_1 sur une corde fixée aux deux extrémités, harmoniques, partiels, modes propres et résonance.
- Son (Physique)Fiches de rappel sur le son en tant que perturbation longitudinale de la matière qui se propage vers l'extérieur à travers un milieu. Compressions et raréfactions, les variations sinusoïdales de pression et de déplacement et leur déphasage d'un quart de cycle, et la relation de vitesse de l'onde v = omega/k = lambda*f. La vitesse du son : environ 331 m/s dans l'air sec à 0 C, 343 m/s à 20 C, sa dépendance à la température absolue v = 331*sqrt(T/273 K), et les formes v = sqrt(Y/rho) dans une barre solide et v = sqrt(gamma R T/M) dans un gaz parfait. L'intensité sonore I = P/A, la décroissance en inverse du carré, la relation d'amplitude de pression, le seuil d'audition 10^-12 W/m^2, et l'échelle des décibels beta = 10 log10(I/I0). Ondes sonores stationnaires et modes propres : nœuds et ventres, tubes ouverts aux deux extrémités (tous les harmoniques, lambda_1 = 2L) contre fermés à une extrémité (uniquement les harmoniques impairs, lambda_1 = 4L), fondamentales, partiels et harmoniques. Sources de sons musicaux et timbre, la correction de bout, les battements et la fréquence de battement |f1 - f2|, l'effet Doppler pour une source en mouvement et un observateur en mouvement, et les ondes de choc, le nombre de Mach, le bang supersonique, et le demi-angle du cône de choc sin(theta) = 1/M.
- Température et chaleur (Physique)Fiches de rappel sur la température, la chaleur et le transfert thermique. La température comme ce que mesure un thermomètre et comme mesure de l'énergie cinétique de translation moyenne, l'équilibre thermique et le principe zéro de la thermodynamique. Les échelles Celsius, Fahrenheit et Kelvin, leurs points fixes, les formules de conversion et le zéro absolu (0 K = -273.15 C). La dilatation thermique : linéaire (delta L = alpha L delta T), surfacique (delta A = 2 alpha A delta T) et volumique (delta V = beta V delta T avec beta = 3 alpha), la contrainte thermique et le maximum de densité de l'eau vers 4 C. La chaleur, la calorie et l'équivalent mécanique de la chaleur (1 kcal = 4186 J), la chaleur spécifique et Q = mc delta T, et la calorimétrie (Q_cold + Q_hot = 0). Les changements d'état : fusion, vaporisation et sublimation, la dépendance en pression des points de fusion et d'ébullition, les chaleurs latentes de fusion et de vaporisation (eau 334 kJ/kg et 2256 kJ/kg), les diagrammes de phases, le point triple et le point critique. Les trois mécanismes de transfert thermique : la conduction (P = kA(T_h - T_c)/d et le facteur R), la convection (forcée et naturelle) et le rayonnement via la loi de Stefan-Boltzmann P = sigma A e T^4.
- La théorie cinétique des gaz (Physique)Fiches de rappel sur la théorie cinétique des gaz. La loi des gaz parfaits sous forme moléculaire (pV = N k_B T) et molaire (pV = nRT), la constante de Boltzmann, le nombre d'Avogadro, la constante universelle des gaz parfaits R = N_A k_B, les moles et la masse molaire, et les lois empiriques de Boyle, Charles et Amontons. Les conditions normales de température et de pression, le volume molaire de 22,4 L et l'équation de van der Waals pour les gaz réels. Le modèle moléculaire : les hypothèses de la théorie cinétique, la pression due aux collisions sur les parois (pV = (1/3) N m (v^2)avg), l'énergie cinétique de translation moyenne K_avg = (3/2) k_B T, la vitesse quadratique moyenne v_rms = sqrt(3 k_B T / m) = sqrt(3 R T / M), l'énergie interne d'un gaz monoatomique (3/2) nRT, la loi des pressions partielles de Dalton, ainsi que le libre parcours moyen et le temps de vol moyen. La capacité thermique et l'équipartition : C_V à volume constant, les degrés de liberté, le théorème d'équipartition, C_V = (d/2) R pour les gaz monoatomiques (3/2 R), diatomiques (5/2 R) et polyatomiques (3R), la loi de Dulong et Petit pour les solides (3R), et les degrés de liberté activés par la température. La distribution des vitesses moléculaires de Maxwell-Boltzmann, les vitesses la plus probable, moyenne et quadratique moyenne et leur ordre (v_p < v_avg < v_rms), et la façon dont la distribution se déplace avec la température et la masse moléculaire.
- Le premier principe de la thermodynamique (Physique)Fiches de rappel sur le premier principe de la thermodynamique. Systèmes thermodynamiques : système, frontière et milieu extérieur ; systèmes ouverts, fermés et isolés ; équilibre thermique et principe zéro ; équations d'état f(p, V, T) = 0 et pV - nRT = 0 ; variables extensives et intensives ; et diagrammes pV. Travail, chaleur et énergie interne : dW = p dV, W comme intégrale de p dV et aire sous une courbe pV, le signe du travail lors d'une détente et d'une compression, la dépendance du travail vis-à-vis du chemin suivi, et le travail dans les transformations isotherme (nRT ln(V2/V1)), isobare (p(V2 - V1)) et isochore (nul) ; l'énergie interne comme énergie moléculaire totale, E_int = (3/2) nRT pour un gaz parfait monoatomique, et la transformation quasi statique. Le premier principe lui-même : Delta E_int = Q - W, les conventions de signe pour Q et W, la forme différentielle dE_int = dQ - dW, l'énergie interne comme fonction d'état indépendante du chemin, et les cas isotherme, cyclique et du système isolé. Transformations thermodynamiques : isotherme, adiabatique, isobare, isochore, cyclique et non quasi statique, avec Q = W pour un cycle. Capacités thermiques d'un gaz parfait : C_V et C_p, Q = n C_V Delta T et Q = n C_p Delta T, dE_int = n C_V dT, la relation de Mayer C_p = C_V + R, les valeurs monoatomique, diatomique et polyatomique, et C_V = (d/2) R. Transformations adiabatiques : Q = 0, Delta E_int = -W, pV^gamma = constante, TV^(gamma-1) = constante, l'indice adiabatique gamma = C_p/C_V > 1, la pente adiabatique plus raide, la détente libre à température constante, et le cliquetis des moteurs.
- Le second principe de la thermodynamique (Physique)Fiches de rappel sur le second principe de la thermodynamique. Transformations réversibles et irréversibles : la définition de chacune, pourquoi presque tous les processus réels sont irréversibles, les exigences quasi statique et sans dissipation pour la réversibilité, la détente libre et le transfert spontané de chaleur comme processus irréversibles, et l'origine microscopique de l'irréversibilité. Machines thermiques : la substance active, les sources chaude et froide, la variation nulle d'énergie interne sur un cycle, le travail net W = Q_h - Q_c, et le rendement thermique e = W/Q_h = 1 - Q_c/Q_h. Réfrigérateurs et pompes à chaleur comme machines thermiques inversées : Q_h = Q_c + W, les coefficients de performance K_R et K_P, et pourquoi un coefficient de performance peut dépasser 1. Énoncés du second principe : les énoncés de Kelvin et de Clausius, l'impossibilité d'une machine thermique parfaite ou d'un réfrigérateur parfait, et l'équivalence des deux énoncés. Le cycle de Carnot : ses quatre étapes réversibles (deux isothermes, deux adiabatiques), le moteur de Carnot, Q_c/Q_h = T_c/T_h, le rendement e = 1 - T_c/T_h, le théorème de Carnot, l'égalité des rendements de toutes les machines réversibles, et les coefficients de performance de Carnot. Entropie : delta-S = Q/T pour une étape isotherme réversible, la forme intégrale, l'entropie comme fonction d'état, la variation nette nulle d'entropie sur un cycle réversible, l'unité joule par kelvin, l'entropie de changement d'état, et l'énoncé entropique selon lequel l'entropie totale ne décroît jamais. L'entropie à l'échelle microscopique : l'entropie comme désordre, le second principe statistique, delta-S = nR ln(V2/V1) pour une détente isotherme, le troisième principe, et l'approche de l'ordre parfait au zéro absolu.
- Charges et champs électriques (Physique)Fiches de rappel sur la charge électrique et le champ électrique. La charge électrique : ses deux types, les charges de même signe se repoussent et de signes opposés s'attirent, l'unité coulomb, la charge élémentaire e = 1,602 x 10^-19 C, la quantification, la conservation, et les constituants chargés de l'atome, ainsi que ce qui rend un ion positif ou négatif. Conducteurs et isolants : les électrons de conduction et la libre circulation des charges, pourquoi une charge excédentaire se répartit sur un conducteur, pourquoi la charge reste immobile sur un isolant, la polarisation, pourquoi un objet chargé attire un objet neutre, la charge par induction, et la mise à la terre. La loi de Coulomb : F = k q1 q2 / r^2, ses proportionnalités, la permittivité du vide epsilon_0 = 8,85 x 10^-12, la constante de Coulomb k = 8,99 x 10^9, la ligne d'action, la troisième loi de Newton, et la superposition. Le champ électrique : E comme force par unité de charge positive avec F = QE, l'unité newton par coulomb, le champ d'une charge ponctuelle, sa direction, son indépendance vis-à-vis de la charge d'essai, et la superposition. Les distributions continues de charge : les densités de charge linéique, surfacique et volumique, le champ par intégration, et le champ uniforme sigma / (2 epsilon_0) d'un plan chargé infini. Les lignes de champ électrique : la tangence, où elles commencent et se terminent, la densité et le nombre de lignes, pourquoi elles ne se croisent jamais, et qu'elles ne sont qu'une visualisation. Les dipôles électriques : la définition, le moment dipolaire p = q d, l'unité coulomb-mètre, la force nette nulle et le moment de force tau = p x E dans un champ uniforme, la tendance à l'alignement, et les dipôles permanents ou induits.
- Le théorème de Gauss (Physique)Fiches de rappel sur le flux électrique et le théorème de Gauss. Le flux électrique : ce qu'il mesure, sa définition comme le produit scalaire du champ électrique par un vecteur surface, le symbole Phi, l'unité N*m^2/C, sa nature scalaire, le vecteur surface des surfaces planes et fermées, la forme E*A*cos(theta) pour un champ uniforme, quand le flux est maximal ou nul, la forme en intégrale de surface pour un champ non uniforme, la convention de signe sortant positif / entrant négatif, et pourquoi le flux net à travers une surface n'enfermant aucune charge est nul. Le théorème de Gauss : l'énoncé selon lequel le flux net est égal à la charge intérieure divisée par epsilon_0, sa forme intégrale, la signification de q_enc, la surface de Gauss, le fait que E est le champ total dû à toutes les charges, pourquoi les charges extérieures ajoutent un flux net nul, pourquoi le flux est indépendant de la forme de la surface, l'équivalence avec la loi de Coulomb, le résultat de la sphère autour d'une charge ponctuelle, et le rôle de la superposition. L'application du théorème de Gauss : l'identification de la symétrie, l'adaptation de la surface de Gauss à celle-ci, les cas de symétrie sphérique, cylindrique et plane, et les résultats du champ pour une sphère à l'intérieur et à l'extérieur, une ligne infinie E = lambda/(2*pi*epsilon_0*r), un plan infini E = sigma/(2*epsilon_0), des plaques parallèles, et une coquille sphérique. Les conducteurs en équilibre électrostatique : la définition, les électrons de conduction, pourquoi le champ intérieur est nul, pourquoi la charge excédentaire se place sur la surface extérieure, le champ perpendiculaire juste à l'extérieur E = sigma/epsilon_0, l'induction dans une cavité, la concentration des charges aux pointes, et le blindage électrostatique.
- Le potentiel électrique (Physique)Fiches de rappel sur l'énergie potentielle électrique, le potentiel électrique et leurs applications. Énergie potentielle électrique : le fait que la force de Coulomb est conservative et indépendante du chemin, le symbole U et son unité le joule, W = -delta U, la référence nulle à l'infini, le résultat à deux charges U = k*q*Q/r, la constante de Coulomb et l'intégrale de ligne nulle sur un contour fermé. Potentiel électrique et différence de potentiel : V = U/q, le symbole V, l'indépendance vis-à-vis de la charge d'essai, le volt comme J/C, delta V = delta U/q, V_B - V_A, la tension, delta U = q*delta V, E = -delta V/delta s dans un champ uniforme, 1 N/C = 1 V/m, et l'électron-volt. Calculs du potentiel : V = k*q/r pour une charge ponctuelle, la décroissance en 1/r par rapport à 1/r^2, la nature scalaire et la superposition algébrique du potentiel, le dipôle électrique et son moment p = q*d, la forme intégrale pour une distribution continue, et le potentiel dipolaire en champ lointain. Champ à partir du potentiel : E = -dV/ds, la direction de plus forte pente, E = -grad V, les composantes en dérivées partielles, et la méthode scalaire d'abord. Surfaces équipotentielles et conducteurs : la définition et les lignes, la perpendicularité aux lignes de champ, le travail nul le long d'une surface, un conducteur comme équipotentielle, la mise à la terre, et la concentration de charge aux faibles rayons de courbure. Applications : le générateur de Van de Graaff, la xérographie et le photoconducteur, les imprimantes laser et à jet d'encre, et le précipitateur électrostatique.
- Capacité (Physique)Fiches de rappel sur les condensateurs et la capacité. Condensateurs et capacité : ce qu'est un condensateur et ce qu'il stocke, sa construction à deux conducteurs, la définition C = Q/V, le farad et son nom, l'ordre de grandeur pratique, la dépendance à la géométrie, le rapport constant Q/V, le résultat pour les plaques parallèles C = eps0*A/d, la permittivité du vide, le champ E = sigma/eps0, ainsi que les formules de capacité sphérique, de sphère isolée et cylindrique. Condensateurs en série et en parallèle : la règle de la somme des inverses en série, l'égalité des charges en série, le résultat inférieur à la plus petite capacité, l'addition des tensions en série, la règle de la somme en parallèle, l'égalité des tensions en parallèle, le résultat supérieur à la plus grande capacité, l'addition des charges en parallèle, et la réduction de réseau. Énergie stockée : le stockage dans le champ, les trois formes d'énergie U = 1/2 C V^2, U = Q^2/2C, U = 1/2 Q V, la persistance de l'énergie après déconnexion, la densité d'énergie u = 1/2 eps0 E^2, et le défibrillateur. Condensateur avec diélectrique : ce qu'est un diélectrique, la constante diélectrique kappa, kappa = 1 dans le vide et kappa > 1 sinon, C = kappa*C_0, les baisses de tension et d'énergie à charge constante sur un condensateur déconnecté, la rigidité diélectrique, et le détecteur de montants. Modèle moléculaire d'un diélectrique : molécules polaires et non polaires, alignement et dipôles induits, charge de surface induite, le champ induit opposé, E = E_0/kappa, et le claquage.
- Courant et résistance (Physique)Fiches de révision sur le courant électrique, la résistance et les supraconducteurs. Courant électrique : le courant comme débit de charge, I = dQ/dt, l'ampère et l'origine de son nom, la nécessité d'un circuit complet, le courant conventionnel, les porteurs électroniques dans les métaux, les porteurs dans les solutions ioniques, et la vitesse de dérive. Modèle de la conduction dans les métaux : la mer d'électrons libres, le trajet en zigzag de la dérive, la vitesse du signal comparée à la vitesse de dérive, I = nqAv_d, le courant en tant que grandeur scalaire, la densité de courant J en tant que vecteur, J = nqv_d, E = rho J, et pourquoi les bons conducteurs électriques conduisent aussi bien la chaleur. Résistivité et résistance : la résistivité rho, son inverse la conductivité, l'ohm-mètre, la distinction entre conducteur, isolant et semi-conducteur, R = V/I, R = rho L/A, l'ohm, la dépendance en température rho = rho_0[1 + alpha(T - T_0)], et le coefficient de température alpha. Loi d'Ohm : V = IR, l'expérience d'Ohm, son caractère empirique, les dispositifs ohmiques et non ohmiques, et la diode. Énergie et puissance électriques : P = IV, P = I^2 R, P = V^2/R, le watt, l'échauffement résistif, E = Pt, et le kilowattheure. Supraconducteurs : résistance nulle en dessous d'une température critique, la découverte d'Onnes, le mercure, l'effet Meissner, les types I et II, l'YBCO, la théorie BCS et les paires de Cooper, les courants persistants, les aimants d'IRM, les SQUIDs, et l'effet Josephson.
- Circuits à Courant Continu (Physique)Cartes de révision sur les circuits à courant continu. Force électromotrice : emf comme travail par unité de charge, le symbole epsilon, le volt, la conversion d'énergie, la tension aux bornes, la résistance interne r, V_terminal = emf - I r, I = emf/(R + r), ainsi que les piles idéales par rapport aux piles réelles. Résistances en série et en parallèle : le même courant en série, R_S comme une somme, la tension de la source comme somme des chutes de tension, la même tension en parallèle, 1/R_P comme somme des inverses, les courants de branche dont la somme donne le courant total, et les circuits combinés. Les lois de Kirchhoff : les nœuds, la loi des nœuds issue de la conservation de la charge, la loi des mailles issue de la conservation de l'énergie, et les conventions de signe pour les résistances et les sources de fem. Instruments de mesure électrique : l'ampèremètre en série, le voltmètre en parallèle, le galvanomètre, sa conversion en ampèremètre ou en voltmètre, et les conceptions analogiques, numériques et d'ohmmètre. Circuits RC : la charge et la décharge d'un condensateur, la constante de temps tau = RC, les marques de 63,2 % et de 36,8 %, et un condensateur totalement chargé comme circuit ouvert. Câblage domestique et sécurité : les risques thermiques et d'électrocution, les courts-circuits, P = I^2 R_w, les fusibles et disjoncteurs, les fils de phase, de neutre et de terre, la mise à la terre, et le disjoncteur différentiel (GFCI).
- Forces et Champs Magnétiques (Physique)Cartes de révision sur les forces et champs magnétiques. Aimants et champ terrestre : les deux pôles, attraction et répulsion, l'absence de monopôles magnétiques, la Terre comme aimant en barre, le comportement de la boussole, les inversions de champ, et les découvertes historiques d'Oersted, Ampère, Arago et Faraday. Le champ magnétique : sa définition par la force exercée sur une charge en mouvement, F = qv x B, F = qvB sin(theta), le tesla et le gauss, la règle de la main droite, et les lignes de champ. Mouvement d'une particule chargée : trajectoires circulaires et hélicoïdales, pourquoi la force magnétique ne travaille pas, r = mv/(qB), la période T = 2 pi m/(qB), le pas, les bouteilles magnétiques, et les ceintures de Van Allen. Force sur un conducteur parcouru par un courant : RHR-2, F = IL x B, F = BIL sin(theta), et la force nette nulle sur une boucle fermée. Force et couple sur une boucle de courant : le moment dipolaire magnétique mu = NIA, tau = mu x B, tau = IAB sin(theta), l'énergie potentielle U = -mu . B, les moteurs électriques, et le collecteur. L'effet Hall : l'expérience de Hall, la tension de Hall, l'équilibre des forces, la vitesse de dérive, les sélecteurs de vitesse, et l'identification des porteurs de charge. Applications : le spectromètre de masse et le cyclotron.
- Sources des champs magnétiques (Physique)Cartes de révision sur les sources des champs magnétiques. La loi de Biot-Savart : le champ d'un élément de courant, la perméabilité du vide, la règle de la main droite pour la direction, ainsi que le champ d'un arc circulaire et d'une boucle complète. Le champ magnétique d'un fil rectiligne fin : B = mu_0 I/(2 pi R), des lignes de champ circulaires concentriques, et la règle de la main droite. La force entre deux courants parallèles : attraction et répulsion, la définition historique de l'ampère, et l'effet de pincement (pinch effect). Le champ magnétique d'une boucle de courant : le moment dipolaire magnétique, le champ sur l'axe, et la décroissance du dipôle en fonction du cube inverse de la distance. La loi d'Ampère : l'intégrale de ligne de B, le courant enfermé, la boucle ampérienne, quand l'utiliser plutôt que la loi de Biot-Savart, et le champ à l'intérieur et à l'extérieur d'un fil épais. Solénoïdes et tores : le champ intérieur uniforme d'un solénoïde, le champ extérieur nul, et le champ du tore. Le magnétisme dans la matière : moments dipolaires atomiques, paramagnétisme, diamagnétisme, ferromagnétisme, domaines magnétiques, hystérésis, susceptibilité et perméabilité.
- Induction Électromagnétique (Physique)Cartes de révision sur l'induction électromagnétique. Loi de Faraday : flux magnétique et le weber, la fem induite comme taux négatif de variation du flux, et la forme pour une bobine de N spires. Loi de Lenz : le courant induit s'oppose à la variation du flux, le signe négatif, la répulsion entre pôles identiques d'un aimant qui s'approche, et le fondement basé sur la conservation de l'énergie. Fem de mouvement : epsilon = Blv, le courant induit et la force de freinage sur une tige en mouvement, ainsi que l'équilibre entre puissance mécanique et électrique. Champs électriques induits : la forme intégrale de ligne de la loi de Faraday, le caractère non conservatif sans potentiel associé, et le champ autour d'un parcours circulaire. Courants de Foucault : amortissement magnétique, plaques fendues, détecteurs de métaux, freinage par courants de Foucault, et plaques de cuisson à induction. Générateurs électriques et force contre-électromotrice : la fem d'une bobine tournante, la fem maximale, la conversion d'énergie moteur contre générateur, et comment la force contre-électromotrice détermine le courant d'un moteur. Applications : têtes de lecture de disques durs, magnétorésistance géante, bandes magnétiques, tablettes graphiques, freinage régénératif, et stimulation magnétique transcrânienne.
- Inductance (Physique)Cartes de rappel sur l'inductance. Inductance mutuelle : le henry, la définition M = N Phi / I, sa symétrie et sa dépendance à la géométrie, et la fem induite epsilon = -M dI/dt. Auto-inductance : Phi = LI, la fem auto-induite -L dI/dt, sa polarité selon la loi de Lenz, la bobine en tant qu'élément de circuit, et la formule du solénoïde. Énergie dans un champ magnétique : U = (1/2) L I^2, la densité d'énergie B^2/(2 mu0), et la puissance de la bobine. Circuits RL : la montée et la décroissance asymptotiques du courant, la constante de temps L/R, la règle des 63%, et les conditions initiale et en régime permanent. Oscillations LC : omega = 1/sqrt(LC), l'échange d'énergie électrique et magnétique, les solutions de charge et de courant et leur déphasage de 90 degrés, et l'analogie masse-ressort. Circuits RLC série : oscillations amorties, l'équation différentielle qui les régit, et les régimes sous-amorti, à amortissement critique et sur-amorti.
- Circuits à courant alternatif (Physique)Cartes de révision sur les circuits à courant alternatif. Sources de courant alternatif : courant continu contre courant alternatif, les formes v = V0 sin(omega t) et i = I0 sin(omega t), la notation valeur de crête contre valeur instantanée, et les valeurs du secteur aux États-Unis et en Europe. Circuits CA simples : la résistance en phase, le courant en avance du condensateur et le courant en retard de pi/2 de la bobine, la réactance capacitive XC = 1/(omega C), la réactance inductive XL = omega L, leur dépendance en fréquence, et les phaseurs. Circuits RLC série : l'impédance Z = sqrt(R^2 + (XL - XC)^2), la loi d'Ohm en courant alternatif I0 = V0/Z, l'angle de phase, et les tensions aux bornes des éléments. Puissance : courant et tension efficaces (rms), les formules de puissance moyenne, le facteur de puissance cos(phi), et pourquoi seules les résistances dissipent de la puissance. Résonance : XL = XC, omega0 = 1/sqrt(LC), impédance minimale, courant et puissance maximaux, et le facteur de qualité. Transformateurs : les rapports de spires en tension et en courant, l'élévation et l'abaissement de tension, la conservation de la puissance, et le transport en haute tension.
- Ondes électromagnétiques (Physique)Cartes de révision sur les ondes électromagnétiques. Équations de Maxwell : le courant de déplacement qui complète la loi d'Ampère, les quatre lois (Gauss, Gauss pour le magnétisme, Faraday, Ampère-Maxwell), comment des champs variables se génèrent mutuellement, la prédiction d'ondes se propageant à la vitesse de la lumière et la confirmation de Hertz. Ondes planes : champs transversaux perpendiculaires entre eux et à la propagation, E/B = c, l'équation d'onde, c = 1/sqrt(epsilon0 mu0) et la direction de E cross B. Énergie : densité d'énergie, le vecteur de Poynting, l'intensité et la relation d'amplitude des champs E0 = c B0. Quantité de mouvement et pression de radiation : p = U/c, la pression sur un absorbeur par rapport à un réflecteur, les queues de comètes et les voiles solaires. Le spectre électromagnétique : c = f lambda, ainsi que les bandes radio, micro-ondes, infrarouge, visible, ultraviolet, rayons X et rayons gamma.
- La nature de la lumière (Physique)Cartes de révision sur la nature de la lumière. La propagation de la lumière : la vitesse de la lumière dans le vide, son invariance pour tous les observateurs, l'indice de réfraction n = c/v et le modèle des rayons. La loi de la réflexion : l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence, la réflexion spéculaire par rapport à la réflexion diffuse, les réflecteurs de coin et les rétroréflecteurs. La réfraction et la loi de Snell : la déviation vers la normale ou en s'en écartant, et les indices représentatifs de l'air, de l'eau et du diamant. La réflexion totale interne : l'angle critique theta_c = arcsin(n2/n1) et les fibres optiques. La dispersion : la décomposition de la lumière blanche en un spectre, l'indice dépendant de la longueur d'onde, les prismes et les arcs-en-ciel. Le principe de Huygens : les ondelettes, les fronts d'onde, la réfraction et la diffraction. La polarisation : la loi de Malus, les filtres polarisants, l'angle de Brewster, la biréfringence, l'activité optique et les écrans à cristaux liquides.
- Optique Géométrique et Formation des Images (Physique)Cartes de révision sur l'optique géométrique et la formation des images. Miroirs plans: images virtuelles de même taille, droites, situées aussi loin derrière le miroir que l'objet l'est devant, et la distinction entre image réelle et image virtuelle. Miroirs sphériques: géométrie concave et convexe, centre de courbure, sommet, axe optique, foyer, f = R/2, l'équation des miroirs 1/d_o + 1/d_i = 1/f, grandissement m = -d_i/d_o, et conventions de signes. Images formées par réfraction: profondeur apparente h_i = (n2/n1) h_o et l'équation d'un dioptre sphérique unique. Lentilles minces: comportement convergent et divergent, l'équation des lentilles minces, la formule des opticiens, tracé des rayons, et types d'images. L'oeil: cornée et cristallin, accommodation, punctum proximum et punctum remotum, puissance optique en dioptries, et correction de la myopie et de l'hypermétropie. L'appareil photo, la loupe simple et le grossissement angulaire, ainsi que les microscopes et télescopes composés.
- Interférence (Physique)Cartes de révision sur l'interférence ondulatoire de la lumière. L'expérience des fentes de Young : cohérence contre incohérence, interférence constructive et destructive, franges, et les preuves historiques de la nature ondulatoire de la lumière. Les mathématiques de l'interférence : différence de marche delta-l = d sin(theta), franges brillantes à d sin(theta) = m*lambda, franges sombres à d sin(theta) = (m + 1/2)*lambda, ordre m, et la position de la frange y_m = m*lambda*D/d. Interférence à fentes multiples : maxima principaux, les N minus 2 maxima secondaires, l'amplitude du maximum secondaire 1/N et l'intensité 1/N^2, et le réseau de diffraction. Interférence dans les couches minces : le déphasage de 180-degree lors de la réflexion sur un milieu d'indice plus élevé, la longueur d'onde dans le film lambda_n = lambda/n, et les conditions d'interférence constructive et destructive dans un film de savon. L'interféromètre de Michelson : la lame séparatrice, la relation de décalage des franges 2*delta-d = m*lambda_0, la lame compensatrice, et son utilisation en mesure de précision.
- Diffraction (Physique)Cartes de rappel sur la diffraction de la lumière. Diffraction par une fente simple : le maximum central lumineux et les maxima secondaires plus faibles, la condition de frange sombre a sin(theta) = m*lambda, et pourquoi une fente plus étroite élargit la figure. Intensité dans la diffraction par une fente simple : la dérivation par phaseurs, I = I0 (sin(beta)/beta)^2 avec beta = (pi a sin(theta))/lambda, et les faibles maxima secondaires à 0.045 et 0.016. Diffraction par deux fentes comme figure d'interférence sous une enveloppe de diffraction à fente simple, et ordres manquants. Réseaux de diffraction : d sin(theta) = m*lambda, maxima principaux nets, et spectroscopie. Ouvertures circulaires et résolution : le critère de Rayleigh theta = 1.22 lambda/D, la résolution du microscope x = 0.61 lambda/NA, et la limite de diffraction. Diffraction des rayons X et loi de Bragg m*lambda = 2d sin(theta). Holographie : enregistrement de l'amplitude et de la phase par l'interférence de la lumière laser.
- Relativité (Physique)Cartes de révision sur la relativité restreinte. Les deux postulats d'Einstein : les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels inertiels, et la lumière se propage à la même vitesse c dans tous les référentiels inertiels, quel que soit le mouvement de la source ou de l'observateur. Relativité de la simultanéité. Dilatation du temps Delta t = gamma * Delta tau, temps propre, et facteur de Lorentz gamma = 1/sqrt(1 - v^2/c^2). Le paradoxe des jumeaux. Contraction des longueurs L = L0*sqrt(1 - v^2/c^2) le long de la direction du mouvement. La transformation de Lorentz, l'intervalle d'espace-temps invariant, et les cônes de lumière. Addition relativiste des vitesses. L'effet Doppler relativiste, le décalage vers le rouge et le décalage vers le bleu. Quantité de mouvement relativiste p = gamma*m*u. Énergie relativiste E = gamma*m*c^2, énergie au repos E0 = m*c^2, énergie cinétique K = (gamma - 1)*m*c^2, la relation énergie-impulsion E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2, et l'équivalence masse-énergie.
- Photons et Ondes de Matière (Physique)Cartes de révision sur la naissance de la physique quantique. Le rayonnement du corps noir, la loi de Stefan-Boltzmann P = sigma*A*T^4, la loi du déplacement de Wien, la catastrophe ultraviolette et la quantification de Planck E_n = n*h*f. L'effet photoélectrique et l'explication d'Einstein par les photons, l'équation photoélectrique K_max = h*f - phi, le travail de sortie et la fréquence de coupure. L'effet Compton et la quantité de mouvement du photon p = h/lambda. Le modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène, la formule de Rydberg, le moment cinétique quantifié, le rayon de Bohr et les niveaux d'énergie E_n = -13.6 eV/n^2. Les ondes de matière de De Broglie lambda = h/p et l'expérience de Davisson-Germer. La dualité onde-particule et le principe d'incertitude de Heisenberg Delta x * Delta p >= h-bar/2.
- Mécanique quantique (Physique)Cartes de révision sur la mécanique quantique non relativiste. La fonction d'onde et l'interprétation de Born |Psi|^2 en tant que densité de probabilité, la normalisation, les valeurs moyennes, ainsi que les opérateurs de position et d'impulsion. Le principe d'incertitude de Heisenberg dans ses formes position-impulsion et énergie-temps. Les équations de Schrödinger dépendante et indépendante du temps, les états stationnaires et la séparation des variables. La particule quantique dans une boîte avec des énergies quantifiées E_n = n^2 pi^2 h-bar^2/(2mL^2) et l'énergie de point zéro. L'oscillateur harmonique quantique avec des niveaux régulièrement espacés E_n = (n + 1/2) h-bar omega. L'effet tunnel quantique à travers des barrières de potentiel, la probabilité de transmission, et des applications allant de la désintégration alpha au microscope à effet tunnel.
- Structure Atomique (Physique)Cartes de révision sur la structure quantique des atomes. L'atome d'hydrogène et ses trois nombres quantiques n, l, and m, l'énergie quantifiée E_n = -13.6 eV/n^2, le moment cinétique orbital L = sqrt(l(l+1)) h-bar, la quantification spatiale et la notation spectroscopique s, p, d, f. Le moment dipolaire magnétique orbital, le magnéton de Bohr et l'effet Zeeman. Le spin de l'électron avec s = 1/2, l'expérience de Stern-Gerlach, le principe d'exclusion de Pauli et la construction du tableau périodique. Spectres atomiques et règles de sélection, rayons X caractéristiques et loi de Moseley, rayonnement de freinage (bremsstrahlung), et la physique des lasers, incluant l'émission stimulée, l'inversion de population et les milieux à gain.
- Physique de la matière condensée (Physique)Cartes de révision sur la physique de la matière condensée. Liaison moléculaire par forces ioniques, covalentes et de van der Waals, l'énergétique de la formation de NaCl et H2, et les spectres moléculaires de rotation et de vibration. Liaison dans les solides cristallins, la constante de Madelung et l'énergie de dissociation. Le modèle des électrons libres des métaux, l'énergie de Fermi, le facteur de Fermi et la densité d'états. La théorie des bandes, les bandes de valence et de conduction, et les bandes interdites qui distinguent conducteurs, isolants et semi-conducteurs. Dopage, matériau de type n et de type p, trous, la jonction p-n, diodes et transistors. Supraconductivité, l'effet Meissner, champs critiques, paires de Cooper et théorie BCS, et supraconducteurs à haute température.
- Physique Nucléaire (Physique)Cartes de révision sur la physique nucléaire. Propriétés des noyaux : protons, neutrons, nucléons, numéro atomique et nombre de masse, isotopes, l'unité de masse atomique, le rayon et la densité nucléaires, et l'interaction nucléaire forte. Énergie de liaison nucléaire, le défaut de masse, l'énergie de liaison par nucléon et la stabilité du fer-56. Désintégration radioactive, la loi de décroissance et la constante de désintégration, la période radioactive, l'activité, le becquerel et le curie, et la datation au carbone-14. Désintégrations alpha, bêta et gamma, avec leurs variations de Z et A et leur pouvoir de pénétration. Fission nucléaire, réactions en chaîne, masse critique et le modèle de la goutte liquide. Fusion nucléaire, la chaîne proton-proton dans le Soleil et la réaction deutérium-tritium. Applications médicales et effets biologiques : technétium-99m, l'imagerie TEP, le gray, le rad, l'efficacité biologique relative et le sievert.
- Physique des particules et cosmologie (Physique)Cartes de révision sur la physique des particules et la cosmologie. Les quatre interactions fondamentales, leurs portées et leurs intensités relatives. Fermions et bosons ; les six quarks et leurs charges fractionnaires ; hadrons, mésons et baryons ; les six leptons ; les porteurs de force (photon, gluons, bosons W et Z, graviton) et le boson de Higgs ; antiparticules et annihilation. Lois de conservation : nombre baryonique, les trois nombres leptoniques, l'étrangeté et les oscillations des neutrinos. Quarks : spin, charge de couleur, confinement, gluons et les preuves issues de la diffusion inélastique profonde. Accélérateurs de particules (Van de Graaff, accélérateur linéaire, cyclotron, synchrotron, faisceaux en collision, le LHC) et détecteurs. Le modèle standard : théorie électrofaible, électrodynamique quantique, chromodynamique quantique, diagrammes de Feynman, particules virtuelles et théories de grande unification. Cosmologie : loi de Hubble, la constante de Hubble, le Big Bang comme expansion de l'espace, décalage vers le rouge cosmologique, l'âge de l'univers, les époques de l'univers primordial, la nucléosynthèse primordiale, le fond diffus cosmologique, l'énergie noire et la matière noire.