A l'issue de cette unité d'enseignement, l'étudiant-e sera capable de :

Concernant la mécanique du point matériel :

-    énoncer les lois de Newton et le principe de conservation de la quantité de mouvement d’un système isolé ;
-    appliquer ces lois à des problèmes de chocs et de cinématique de la particule en coordonnées cartésiennes ou polaires ;

-    Appliquer les concepts et théorèmes énergétiques ;
-    Identifier les forces conservatives, calculer les énergies cinétique, potentielle et mécanique totale ;
-    décrire le mouvement d’un oscillateur harmonique libre, amorti ou pas; formuler des analogies avec l’électricité ;
-    illustrer les notions de champ électrique et de champ d’induction magnétique à l’aide de l’expression de la force de Lorentz;
-    décrire et caractériser la trajectoire d’une particule soumise à une telle force ;
-    appliquer ces concepts ;

Concernant la mécanique du corps solide indéformable :

-    calculer la résultante de plusieurs forces agissant sur un solide ; expliquer les notions de moment d’une force et de moment d’un couple ; appliquer ces notions aux systèmes simples tels que leviers et poulies ;
-    expliquer qualitativement les mouvements de translation et rotation d’un solide ; introduire la notion de moment d’inertie d’un corps solide ;
-    calculer le moment cinétique et l’énergie cinétique d’un solide en rotation autour d’un axe fixe ;

Concernant la thermique et la thermodynamique :

-    définir les notions de température et de dilatation des corps ;
-    appliquer les notions de chaleur massique et chaleur latente à la calorimétrie sans et avec changements de phase ;
-    interpréter un diagramme de phases et expliquer la notion des points triple et critique ;
-    distinguer les notions d’humidité relative et absolue de l’air et expliquer la notion du point de rosée ;
-    énoncer l’équation des gaz parfaits et savoir l’appliquer ;
-    déterminer le nombre de degrés de liberté des particules d’un gaz ; calculer l’énergie cinétique moyenne des particules et l’énergie interne du gaz ;
-    calculer pour un gaz parfait les chaleurs molaires à pression ou volume constant ;
-    expliquer qualitativement la notion de réversibilité d’un processus thermodynamique ;
-    expliquer les différents modes de transfert de la chaleur ;
-    calculer à l’aide du premier principe de thermodynamique les échanges d’énergie, l’efficacité d’un cycle comprenant des processus isochore, isobare, isotherme et/ou adiabatique ;

-    décrire les différentes machines thermiques et leurs flux énergétiques ;
-    décrire le cycle réversible de Carnot ainsi que les cycles d’Otto du moteur à 4 temps et de Diesel ; calculer leur efficacité thermodynamique ;

Concernant les transferts de chaleur :

-    décrire les différents modes de transfert de chaleur : conduction, convection et rayonnement. Notion de flux thermique ;
-    calculer le flux thermique par conduction en régime stationnaire pour des cas de géométrie simple. Cas de conducteurs thermiques placés en série et en parallèle ;
-    décrire les caractéristiques des convections libre (naturelle) et forcée. Appliquer une approche simplifiée pour le cas de convection libre dans l’air et pour des géométries simples ;
-    décrire le rayonnement pour le modèle d’un corps noir ; expliquer la loi de distribution spectrale (loi de Planck) ;
-    Appliquer les lois de Wien et de Stefan-Boltzmann. Calculer le transfert de chaleur radiatif d’un corps noir ou gris vers l’environnement.

A l'issue des travaux pratiques en laboratoire, l’étudiant-e sera en outre capable de :

-    estimer les incertitudes des mesures directes ;
-    calculer la propagation des incertitudes lors d’une mesure indirecte ;
-    faire les changements de variables appropriés afin de simplifier la vérification graphique d’une relation physique, dans le cadre d'une vérification expérimentale ;
-    réaliser une régression avec son incertitude sur un ensemble de points de mesure donnés ;
-    effectuer différents montages expérimentaux et mesurer diverses grandeurs physiques ;
-    analyser les mesures, discuter des résultats expérimentaux obtenus et les confronter, munis de leur incertitude, aux valeurs théoriques ou tabulées ;
-    tenir un cahier de laboratoire et rédiger un rapport.