TRAVAUX PRATIQUES DE PHYSIQUE en 1ère année

TRAVAUX PRATIQUES DE PHYSIQUE
en 1ère année
I. PRÉSENTATION
La formation dispensée en TP se donne pour but de dispenser un bon niveau expérimental
qui valide et enrichit le niveau de connaissances théoriques du cours, au travers d'un savoir
faire développant l’initiative et la rigueur et tendant vers l’autonomie.
L’optique et l’électricité constituent les deux parties abordées chronologiquement dans les
travaux pratiques de l’année de SUP.
Ces travaux pratiques se divisent entre :
- Les TP-cours : Les étudiants travaillent en binôme ou en trinôme. Ils réalisent des
manipulations en lien direct avec le cours. Toute la classe effectue le même TP, au même
rythme, avec les conseils et les compléments fournis par le professeur.
- Les TP où une initiative plus grande est laissée aux étudiants.
Au cours des TP et TP-cours, les étudiants rédigent un compte rendu de manipulation sur leur
cahier de laboratoire. Ce cahier de laboratoire est un outil personnel propre à chaque
étudiant.
Le professeur contrôle le contenu de ce cahier à différents instants de l’année et peut le noter
à titre de bonification.
- Trois contrôles expérimentaux : Chaque étudiant doit résoudre seul plusieurs questions
expérimentales et rédige un compte rendu. L’étudiant peut s’aider des notes du cahier de
laboratoire pendant ces contrôles.
II.
DÉROULEMENT DE L’ANNÉE
1. Optique
1.1.
Instrumentation optique au laboratoire
Présentation, réglage et utilisation des appareils usuels : sources, lentilles, lunettes,
goniomètre, techniques de projection des images.
1.2.
Formation des images ; focométrie
On mesure des distances focales par diverses méthodes et on apprend à former des
images à l’aide de plusieurs lentilles.
1.3.
Spectroscopie et spectrométrie
1.3.1 Dispersion de la lumière par un prisme
On apprend à régler un spectrogoniomètre, à mesurer des indices optiques, des
longueurs d’onde et on vérifie les lois du prisme.
1.3.2. Spectrométrie
A l’aide d’un spectromètre :
-
on étudie les spectres de différentes sources (tungstène, néon, ampoule au
mercure) en liaison avec les problèmes contemporains (réchauffement, pollution,
danger des radiations…) ;
-
on illustre la notion de filtre en mesurant la bande passante d’un filtre optique,
notion qui sera reprise en électronique durant l’année ;
-
on fait le lien avec la chimie à partir de l’interprétation du spectre des étoiles
(froides ou chaudes).
Pour des questions matérielles, la focométrie et la spectroscopie/spectrométrie sont
des TP tournants. Ils sont les seuls de ce type en première année.
1.4.
Contrôle expérimental n°1 portant sur l’optique
2. Electronique ; étude de l’amplificateur opérationnel
2.1.
L’instrumentation électronique au laboratoire
Ce TP-cours permet aux étudiants de se familiariser avec le matériel de base d’un
laboratoire de l’enseignement supérieur, notamment l’oscilloscope numérique.
2.2.
Amplificateur opérationnel fonctionnant en régime linéaire ou en régime saturé.
A partir des montages amplificateur inverseur et comparateur simple, on met en
évidence les conditions expérimentales qui permettent à un AO de fonctionner soit en
régime linéaire, soit en régime saturé.
L’étude du comparateur à hystérésis illustre l’intérêt d’une réaction positive.
2.3.
Etude d’un montage amplificateur à AO
On étudie les caractéristiques de ce montage. On interprète les résultats
expérimentaux en faisant appel aux défauts de l’amplificateur opérationnel vus en
cours, ainsi que les limites provoquées par les régimes de saturation.
2.4.
Contrôle expérimental n° 2 portant sur la partie 2.
3. Electricité ; circuits linéaires fonctionnant en régime sinusoïdal
3.1.
Circuits en régime sinusoïdal
On réalise des mesures d’amplitudes et de déphasages de signaux issus de circuits RC,
RL et RLC série.
L’utilisation des grandeurs complexes (amplitude complexe, impédance complexe, …)
développées en cours, permet de comparer les résultats théoriques aux résultats
expérimentaux.
3.2.
Filtres du premier ordre
On donne corps aux notions du cours (diagramme de Bode, fréquence de coupure,
bande passante…).
3.3.
Circuit RLC série
Dans un premier temps, on étudie le régime transitoire.
Dans un second temps, on utilise ce circuit comme un filtre du deuxième ordre.
3.4.
III.
Contrôle expérimental n°3 portant sur cette partie 3.
EVALUATION DES ETUDIANTS
Chaque contrôle expérimental a un coefficient égal à un.
Apres avoir calculé la moyenne de ces trois contrôles, le professeur ajoute un bonus
variant de zéro à trois points.
L’attribution du bonus se fait d’après les critères établis par le professeur, dont les
principaux sont les suivants :
-
Le travail des étudiants
-
Le comportement des étudiants
-
La qualité de rédaction sur le cahier de laboratoire.