Mon espace Me contacter

Cégep • Montréal

Ondes et physique moderne 203-SN3-RE (ancien 203-NYC)

Le cours d'ondes et physique moderne boucle la séquence de physique du cégep, de l'oscillateur harmonique jusqu'à la physique quantique et nucléaire. Il s'appelle 203-SN3-RE dans le programme révisé (200.B1) et 203-NYC dans l'ancien. Le contenu détaillé varie d'un cégep à l'autre : certains gardent l'optique géométrique, d'autres la remplacent par un bloc sur la chaleur, les transferts thermiques, l'effet de serre et le forçage radiatif, d'autres encore gardent la relativité. Toutes les séries au programme d'au moins un devis du nouveau cours portent le code 203-SN3.

12 séries d'exercices entièrement corrigés (140 exercices), 12 fiches de révision, 2 examens blancs. Gratuit, sans compte. Le même cours en anglais.

Optique géométrique et laboratoire

  1. 1 Optique géométrique et instruments La version cégep de l'optique : la réfraction et la réflexion totale, de la profondeur apparente à la fibre optique, la même équation des opticiens pour les lentilles ET les miroirs avec la convention de signes qui décide de tout, les six cas de position d'objet, l'oeil et la correction en dioptries. Puis une partie niveau examen : le prisme et son minimum de déviation, le dioptre sphérique et la formule des fabricants de lentilles, la loupe, le microscope et le télescope, et enfin les aberrations chromatique et sphérique jusqu'à la limite de diffraction. Fiche
  2. 2 Mesures, incertitudes et analyse graphique au laboratoire Le volet expérimental du cours d'ondes et de physique moderne, en quinze exercices bâtis sur ses propres montages. Les bases : lire un vernier et un goniomètre, mesurer un angle des deux côtés du faisceau pour tuer le zéro, la racine carrée qui divise l'incertitude par deux, méthode des extrêmes sur un indice de réfraction, méthode différentielle sur un réseau de diffraction. Les problèmes : la statistique de comptage en racine de N, la résonance d'un tube linéarisée dont l'ordonnée donne la correction de bout, cinq affirmations à corriger, la constante de Planck mesurée avec cinq diodes et son biais de trois pour cent, la demi-vie par régression semi-logarithmique et ce qu'un bruit de fond oublié fait à la courbe. Les classiques : pouvoir de résolution contre exactitude, identification d'une raie de Balmer, loi de Malus linéarisée qui dénonce une lumière parasite, radar Doppler qui mesure une différence sans la calculer, et une source faible qui se noie dans son bruit de fond. Fiche

Oscillations, ondes, son et lumière

  1. 3 MHS et ondes mécaniques Système masse-ressort complet, ressort vertical et combinaisons série-parallèle, pendule simple et pendule qui bat la seconde, dérivées du MHS avec la démonstration a = −ω²x, onde sur une corde tendue. Puis une partie niveau examen : l'énergie du MHS avec l'instant précis où elle se partage en deux, le pendule physique et le pendule de torsion, les oscillations amorties et la résonance jusqu'au pont de Tacoma, la lecture complète d'une équation d'onde et la puissance transportée, sur une corde comme dans l'air. Fiche
  2. 4 Le son et les ondes stationnaires La vitesse du son de l'écho à l'orage, l'onde sonore décrite en déplacement et en pression avec un seuil d'audition plus petit qu'un atome, l'échelle des décibels, l'effet Doppler d'une ambulance et les harmoniques d'une corde de guitare. Puis une partie niveau examen : la superposition qui fabrique les nœuds, les tuyaux ouverts contre fermés, les points de silence entre deux haut-parleurs, les battements de l'accordeur, et le mur du son avec son cône de Mach. Fiche
  3. 5 L'effet Doppler : source mobile, observateur mobile et composante radiale Le chapitre de l'effet Doppler, traité pour lui-même. Les bases : la longueur d'onde réellement reçue devant et derrière une source qui avance, la formule générale à deux mobiles et son choix de signes, le vent qui déplace le milieu, la composante radiale quand la source passe à côté, le double décalage d'un écho sur une cible mobile. Les problèmes : la sirène tournée au bout d'une corde et la moyenne harmonique, le Doppler de la lumière et son décalage transversal, cinq affirmations à corriger, le débitmètre Doppler d'un vaisseau sanguin et son erreur d'angle, le radar routier et l'erreur de cosinus. Fiche
  4. 6 L'optique ondulatoire Les fentes de Young et l'interfrange, le réseau de diffraction et ses ordres, la diffraction par une fente unique, les films minces de l'antireflet à la bulle noire, le coin d'air et les anneaux de Newton qui contrôlent une surface au vingtième de longueur d'onde. Puis une partie niveau examen : mesurer une longueur d'onde à la règle, les ordres effacés par la diffraction, l'interféromètre de Michelson de l'indice de l'air jusqu'à LIGO, la loi de Malus et le paradoxe des trois polariseurs, et l'angle de Brewster du lac au ciel bleu. Fiche

Physique moderne

  1. 7 La physique moderne Le corps noir et la loi de Wien qui ont forcé Planck à inventer le quantum, l'énergie d'un photon, l'effet photoélectrique et l'argument d'Einstein, le spectre de l'hydrogène par Bohr et la longueur d'onde de de Broglie. Puis une partie niveau examen : l'effet Compton et le principe d'incertitude qui interdit à l'électron d'habiter le noyau, la datation au carbone 14, le défaut de masse avec la fission et la fusion, E = mc² appliqué au Soleil, et la relativité restreinte des muons atmosphériques. Fiche
  2. 8 Physique quantique : photon, spectres de raies et dualité Le bloc quantique du cours d'ondes et physique moderne, chapitre à part entière. Les bases : quantité de mouvement du photon et voile solaire, formule de Rydberg et série de Balmer, rayons et vitesses du modèle de Bohr, ions hydrogénoïdes, diffraction des électrons de Davisson et Germer. Les problèmes : limite de Duane-Hunt et loi de Moseley, expérience de Franck et Hertz, cinq affirmations à corriger, décalage des raies d'une galaxie, photons d'une étoile à peine visible. Les classiques : particule dans une boîte, raies de Balmer et loi de Boltzmann, Planck contre Rayleigh-Jeans, refroidissement laser, largeur naturelle d'une raie. Fiche
  3. 9 Physique nucléaire et radioactivité Le noyau mesuré en femtomètres et sa densité de deux cent mille milliards de kilos par litre, le défaut de masse calculé avec les masses ATOMIQUES et le piège des électrons qui s'annulent, les trois radioactivités équilibrées noyau par noyau, la chaleur de réaction et les deux masses d'électron que coûte une émission de positon, la loi de décroissance avec l'activité d'un microgramme d'iode 131. Puis une partie niveau examen : la datation uranium-plomb d'un zircon, l'équilibre séculaire qui explique les 0,34 gramme de radium par tonne d'uranium, cinq affirmations à corriger, le réacteur qui brûle trois kilos par jour là où le charbon en demande huit mille tonnes, et le radon d'une cave chassé par la fenêtre plutôt que par sa demi-vie. Fiche
  4. 10 La relativité restreinte Les deux postulats et le facteur de Lorentz calculé à six vitesses, l'horloge à lumière d'où sort gamma en trois lignes de Pythagore, la contraction des longueurs et le voyage vers une étoile raconté deux fois sans jamais donner le même récit, le muon atmosphérique dont on suit la fraction survivante dans les deux référentiels, et la relativité de la simultanéité avec les deux éclairs du train. Puis une partie niveau examen : les transformations de Lorentz et l'addition des vitesses qui refuse de dépasser c, la quantité de mouvement et l'énergie relativistes avec l'invariant, cinq affirmations à corriger, la correction relativiste du GPS chiffrée à la microseconde, et un faisceau de pions dont la ligne de vol est dix fois trop longue pour la physique classique. Fiche

Chaleur et climat

  1. 11 Chaleur, température et transferts thermiques Le bloc thermique du nouveau cours d'ondes et physique moderne, en quinze exercices. Les bases : chaleur contre température sur une bouilloire, calorimètre et sa valeur en eau, chaleur latente de la sueur, loi de Fourier et double vitrage, rayonnement d'un élément de cuisson. Les problèmes : mur composite et température d'interface, loi de refroidissement de Newton appliquée à l'heure d'un décès, cinq affirmations à corriger, bouteille isotherme, bilan d'une maison en hiver. Les classiques : effusivité du carrelage, tuyau isolé en coordonnées radiales, dissipateur de processeur, thermomètre infrarouge trompé par un métal poli, glace d'un étang qui croît en racine du temps. Fiche
  2. 12 Effet de serre, albédo et forçage radiatif Les enjeux climatiques du nouveau cours d'ondes et physique moderne, traités par la physique du rayonnement. Les bases : constante solaire et facteur 4, température d'équilibre et sa dérivée par rapport à l'albédo, spectres solaire et terrestre, modèle à une couche partiellement absorbante, forçage logarithmique du CO₂. Les problèmes : réponse de Planck et facteur de rétroaction, glace arctique et albédo, cinq affirmations à corriger, de la combustion de l'essence à la hausse du CO₂, Vénus, la Terre et Mars. Les classiques : Terre boule de neige, inertie de l'océan en équation différentielle, altitude d'émission, aérosols du Pinatubo, bilan d'énergie de la surface. Fiche

Quand les chapitres sont faits

Une épreuve complète, en conditions d'examen. À faire une fois derrière vous les chapitres qu'elle couvre : elle mesure ce que vous savez faire sur une question jamais vue.

Examen blanc

Examen de synthèse sans chaleur ni climat

Examen final sur tout le cours d'ondes, optique et physique moderne, 12 exercices sur 100 points en 3 heures, quatre parties sur 25, deux figures. Oscillations et ondes : bloc-ressort avec le graphique du partage des énergies et la position où elles s'égalisent à 71 pour cent de l'amplitude, pendule amorti où l'amplitude de moitié signifie les trois quarts de l'énergie perdue, onde sur corde avec la vitesse transversale distinguée de la célérité. Son : décibels, distance et sources multiples, effet Doppler avec la source mobile qui ne donne pas la même fréquence que l'observateur mobile, cône de Mach dessiné, tuyaux ouvert et fermé avec battements et désaccord par la température. Optique : lentille convergente et ses deux régimes, réflexion totale, prisme au minimum de déviation et dispersion, puis Young, réseau et fente avec les ordres manquants. Physique moderne : effet photoélectrique, Bohr et la raie H-alpha, de Broglie et une incertitude sur la vitesse plus grande que la vitesse elle-même, puis cinq affirmations fausses à corriger.

  • 12 exercices
  • 100 points
  • 180 minutes
Passer l'épreuve

Examen blanc

Épreuve de synthèse avec chaleur et climat

Un examen final de trois heures, douze exercices sur 100 points, calqué sur le devis du nouveau cours d'ondes et physique moderne : résonance d'une machine à laver, équation d'une onde progressive, corde de violon, réseau et raies de l'hydrogène, critère de Rayleigh, polariseurs, constante de Planck par deux potentiels d'arrêt, raies émises par l'hydrogène, tritium d'un panneau lumineux, glacière, température d'une exoplanète, forçage et sensibilité climatique. Sans optique géométrique, avec le bloc thermique et climatique du nouveau cours.

  • 12 exercices
  • 100 points
  • 180 minutes
Passer l'épreuve

Ce qu'il faut tenir avant

Le programme de Ondes et physique moderne 203-SN3-RE (ancien 203-NYC) s'appuie sur 5 chapitres venus d'avant. Ce ne sont pas des révisions de confort : chacun est le point d'appui d'un chapitre listé ci-dessus, et un élève qui décroche en cours d'année décroche presque toujours sur l'un d'eux. Tous ont leur fiche de révision, à lire d'une traite avant la rentrée.

Secondaire 5, Mathématiques

Secondaire 5, Physique

Calcul intégral 201-SN3-RE (ancien 201-NYB)

Mécanique 203-SN1-RE (ancien 203-NYA)

À lire sur ce niveau

Besoin d'un accompagnement et pas seulement d'exercices ? Tuteur de physique à Montréal

Vous cherchez un tuteur à Montréal ?

Contactez-moi pour une première séance. On travaille sur des exercices calibrés sur le niveau réel des évaluations.

Me contacter WhatsApp
Site par Studio Squalli