S2 Physique 2b : Physique expérimentale

Objectifs en termes de connaissances

L'objectif de ces travaux pratiques est l'acquisition d'un savoir faire expérimental qui repose sur les thématiques suivantes :

  • incertitude expérimentale.
  • mécanique (pendule de torsion, oscillations et résonance…)
  • optique (focométrie, instruments d’optique…)
  • ondes (vitesse du son).
  • initiation à la thermodynamique (capacité calorifique d’un gaz), au traitement du signal (décomposition en série de Fourier) et à la mécanique des fluides (tension superficielle).

Le but de ce cours est d'introduire les bases en relativité restreinte.

Les notions suivantes seront abordées :

  • référentiels galiléennes
  • expérience de Michelson
  • postulats de la relativité restreinte
  • temps propre
  • dilatation du temps
  • contraction des longueurs
  • espace de Minkowski
  • invariances et transformations de Lorentz
  • simultanéité des évènements
  • cône de lumière
  • composition des vitesses
  • cinématique relativiste
  • 4-vecteurs vitesse et impulsion
  • dynamique relativiste
  • masse et énergie
  • approximations faiblement relativiste et ultra-relativiste.

Objectifs en termes de compétences

Les travaux expérimentaux visent à rendre concrètes les connaissances de cours afin de motiver les étudiants pour une poursuite d’études en Licence de Physique. Les notions d’incertitudes expérimentales sont systématiquement mises en avant et la théorie confrontée à l’expérience. Cette démarche vise à développer l’esprit critique et pratique des étudiants vis-à-vis de la physique expérimentale.

Cette introduction à la Relativité Restreinte a pour but de familiariser l’étudiant avec les notions de la Mécanique Classique qui doivent être modifiées lorsque les vitesses des particules ne sont plus négligeables par rapport à celle de la lumière. L’utilisation de nombreux exemples permettra à l’étudiant de comprendre que la simultanéité de deux évènements dépend du référentiel en considération. Les connaissances acquises au premier semestre dans le cours de Mécanique seront appliquées pour comprendre la géométrie de l’espace-temps et la dynamique relativiste. Ce premier cours de relativité fixera les bases pour des cours plus avancés traitant de l’électrodynamique relativiste ou de la relativité générale.