1. Retour à l'accueil
  2. connexion
    3. EDS Physique première (2019)
  3. Mesure et incertitudes
  4. Constitution et transformations de la matière
    1. 1. Suivi de l’évolution d’un système, siège d’une transformation
      1. 2. De la structure des entités aux propriétés physiques de la matière
        1. 3. Propriétés physico-chimiques, synthèses et combustions d’espèces chimiques organiques
        2. Mouvement et interactions
          1. 1. Interactions fondamentales et introduction à la notion de champ
            1. 2. Description d’un fluide au repos
              1. 3. Mouvement d’un système
              2. L’énergie : conversions et transferts
                1. 1. Aspects énergétiques des phénomènes électriques
                  1. 2. Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques
                  2. Ondes et signaux
                    1. 1. Ondes mécaniques
                      1. 2. La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire
Ondes et signaux
Ondes mécaniques
Présentation :
Cette partie s’appuie sur les connaissances acquises en classe de seconde à propos des signaux sonores pour décrire des ondes dans des domaines variés. Le rôle particulier joué par le modèle des ondes périodiques permet d'introduire la double périodicité et la notion de longueur d'onde, comme grandeur dépendant à la fois de la source et du milieu. Les domaines d’application sont nombreux : musique, médecine, investigation par ondes ultrasonores, géophysique, audiométrie, etc. Les activités expérimentales associées à cette partie du programme fournissent aux élèves l'occasion d'utiliser des outils variés comme des capteurs, des microcontrôleurs, des logiciels d’analyse ou de simulation d’un signal sonore, etc. L'emploi d’un smartphone comme outil d’acquisition et de caractérisation d’un son peut être envisagé.

Notions abordées en seconde :Signal sonore, propagation, vitesse de propagation, fréquence, période.
Notions et contenusCapacités exigibles Activités expérimentales support de la formation
Savoirs :Onde mécanique progressive. Grandeurs physiques associées.Savoir-faireDécrire, dans le cas d’une onde mécanique progressive, la propagation d'une perturbation mécanique d'un milieu dans l'espace et au cours du temps : houle, ondes sismiques, ondes sonores, etc. Expliquer, à l’aide d’un modèle qualitatif, la propagation d'une perturbation mécanique dans un milieu matériel. Produire une perturbation et visualiser sa propagation dans des situations variées, par exemple : onde sonore, onde le long d’une corde ou d’un ressort, onde à la surface de l'eau.
Savoirs :Célérité d’une onde. Retard.Savoir-faireExploiter la relation entre la durée de propagation, la distance parcourue par une perturbation et la célérité, notamment pour localiser une source d’onde. Déterminer, par exemple à l’aide d’un microcontrôleur ou d’un smartphone, une distance ou la célérité d’une onde. Illustrer l’influence du milieu sur la célérité d’une onde.
Savoirs :Ondes mécaniques périodiques. Ondes sinusoïdales. Période. Longueur d'onde. Relation entre période, longueur d’onde et célérité.Savoir-faireDistinguer périodicité spatiale et périodicité temporelle. Justifier et exploiter la relation entre période, longueur d'onde et célérité. Déterminer les caractéristiques d'une onde mécanique périodique à partir de représentations spatiales ou temporelles. Déterminer la période, la longueur d'onde et la célérité d'une onde progressive sinusoïdale à l'aide d'une chaîne de mesure. Capacités numériques : Représenter un signal périodique et illustrer l’influence de ses caractéristiques (période, amplitude) sur sa représentation. Simuler à l’aide d’un langage de programmation, la propagation d’une onde périodique. Capacité mathématique : Utiliser les représentations graphiques des fonctions sinus et cosinus.
La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire
Présentation :
Dans la continuité du programme de seconde, cette partie vise à expliciter les relations algébriques relatives à la formation d'une image par une lentille mince convergente et à permettre d’utiliser cette description quantitative dans le cadre de technologies actuelles, recourant par exemple à des lentilles à focale variable. En complément de ce modèle géométrique, deux modèles de la lumière – ondulatoire et particulaire – sont ensuite abordés ; ils seront approfondis dans le cadre de l’enseignement de spécialité physique- chimie de la classe terminale. Les domaines d’application de cette partie sont très variés : vision humaine, photographie, vidéo, astrophysique, imagerie scientifique, art, spectacle, etc. La mise en œuvre de cette partie du programme est source de nombreuses expériences démonstratives et d'activités expérimentales quantitatives.

Notions abordées en seconde :Lentille mince convergente, image réelle d'un objet réel, distance focale, grandissement, dispersion, spectres, longueur d'onde dans le vide ou dans l'air.
Notions et contenusCapacités exigibles Activités expérimentales support de la formation
A) Images et couleurs
Savoirs :Relation de conjugaison d’unelentille mince convergente. Grandissement. Image réelle, image virtuelle, image droite, image renversée.Savoir-faireExploiter les relations de conjugaison et de grandissement fournies pour déterminer la position et la taille de l’image d’un objet-plan réel. Déterminer les caractéristiques de l’image d’un objet-plan réel formée par une lentille mince convergente. Estimer la distance focale d’une lentille mince convergente. Tester la relation de conjugaison d’une lentille mince convergente. Réaliser une mise au point en modifiant soit la distance focale de la lentille convergente soit la géométrie du montage optique. Capacités mathématiques : Utiliser le théorème de Thalès. Utiliser des grandeurs algébriques.
Savoirs :Couleur blanche, couleurs complémentaires. Couleur des objets. Synthèse additive, synthèse soustractive. Absorption, diffusion, transmission. Vision des couleurs et trichromie.Savoir-faireChoisir le modèle de la synthèse additive ou celui de la synthèse soustractive selon la situation à interpréter. Interpréter la couleur perçue d’un objet à partir de celle de la lumière incidente ainsi que des phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission. Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente. Illustrer les notions de synthèse additive, de synthèse soustractive et de couleur des objets.
B) Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Savoirs :Domaines des ondes électromagnétiques. Relation entre longueur d’onde, célérité de la lumière et fréquence.Savoir-faireUtiliser une échelle de fréquences ou de longueurs d’onde pour identifier un domaine spectral. Citer l’ordre de grandeur des fréquences ou des longueurs d’onde des ondes électromagnétiques utilisées dans divers domaines d’application (imagerie médicale, optique visible, signaux wifi, micro-ondes, etc.).
Savoirs :Le photon. Énergie d’un photon. Description qualitative de l’interaction lumière-matière : absorption et émission. Quantification des niveaux d’énergie des atomes.Savoir-faireUtiliser l’expression donnant l’énergie d’un photon. Exploiter un diagramme de niveaux d'énergie en utilisant les relations ? = c / nu et ?E = h nu. Obtenir le spectre d’une source spectrale et l’interpréter à partir du diagramme de niveaux d’énergie des entités qui la constituent.