Mécanique du point - 2e éd

Cours et exercices corrigés

Ebook

Après quelques rappels mathématiques, cet ouvrage aborde l'ensemble de la «Mécanique du point» du programme de Licence et introduit les concepts d'énergie et de puissance. Des encadrés, des exemples d'application, des QCM et de nombreux exercices permettent à l'étudiant de parfaire son apprentissage. Dans cette nouvelle édition actualisée, le cours a été allégé et repris pour mieux correspondre à l'enseignement des deux premières années de Licence de Physique. Les exercices avec solution ont été renouvelés. Par ailleurs, l'étudiant trouvera à la fin de l'ouvrage des problèmes corrigés récents proposés aux partiels ou aux examens en 1re et 2e années de Licence.

Table of contents

Table of contents
Page de titre 1
Avant-propos 3
Table des Matières 5
Chapitre 1. Cinématique du point 9
1. De la nécessité du référentiel 9
2. Vitesse d'un point matériel 13
3. Accélération d'un point matériel 17
4. Récapitulatif 19
5. Exemples de mouvements 20
À retenir 26
Exercice d'application avec solution détaillée 27
Exercices 28
Solutions 31
Chapitre 2. Changements de référentiels 37
1. Mouvements d'un référentiel par rapport à un autre 37
2. Étude de la vitesse 42
3. Étude de l'accélération 49
À retenir 51
Exercice d'application avec solution détaillée 52
Exercices 55
Solutions 59
Chapitre 3. Lois de Newton et référentiels galiléens 65
1. Principe d'inertie : première loi de Newton 65
2. Principe de la dynamique : deuxième loi de Newton 70
3. Actions réciproques : troisième loi de Newton 73
4. Les forces 74
5. Applications 80
À retenir 85
Exercices d'application avec solution détaillée 86
Exercices 91
Solutions 94
Chapitre 4. Travail, puissance, énergie 101
1. Travail d'une force 101
2. Exemples de calcul du travail 103
3. Puissance d'une force 106
4. Énergie 106
5. États liés d'un système mécaniquement isolé 112
À retenir 115
Exercices d'application avec solution détaillée 117
Exercices 129
Solutions 129
Chapitre 5. Oscillateurs mécaniques 133
1. L'oscillateur harmonique 133
2. Équation différentielle 135
3. Exemples d'oscillateurs harmoniques 136
4. Étude énergétique des oscillateurs 138
5. Oscillateur mécanique amorti par frottements visqueux 140
6. Analogie électrique 145
7. Oscillateur amorti par frottement solide 145
8. Portrait de phase d'un oscillateur 149
À retenir 151
Exercices d'application avec solution détaillée 152
Exercices 160
Solutions 161
Chapitre 6. Oscillations forcées, résonance 163
1. Oscillations forcées 163
2. Solution de l'équation différentielle 166
3. Transfert de puissance 171
4. Facteur de qualité 173
À retenir 174
Exercices d'application avec solution détaillée 175
Chapitre 7. Interaction gravitationnelle 183
1. Attraction universelle 183
2. Champ de gravitation terrestre 185
3. Énergie potentielle de gravitation 187
4. Applications 189
À retenir 193
Chapitre 8. Référentiels non galiléens 195
1. Introduction 195
2. Loi de la dynamique dans un référentiel non galiléen 196
3. Exemples d'application 197
4. Dynamique terrestre 205
À retenir 217
Exercices d'application avec solution détaillée 217
Exercices 227
Solutions 229
Chapitre 9. Systèmes à deux corps 235
1. Éléments cinétiques 235
2. Référentiel du centre de masse 237
3. Relation fondamentale de la dynamique 240
4. Propriétés du mouvement 244
À retenir 249
Exercices d'application avec solution détaillée 250
Chapitre 10. Trajectoires d’un système à deux corps 261
1. Rappels 261
2. Équation polaire de la trajectoire : Formule de Binet. 262
3. Résolution de la formule de Binet 264
4. Étude des trajectoires 265
5. Étude énergétique 268
6. Trajectoires elliptiques : lois de Kepler 269
À retenir 273
Exercices d'application avec solution détaillée 273
Exercices 282
Solutions 285
Annexe 1. Rappel des outils mathématiques 291
1. Scalaires et vecteurs 291
2. Composantes d'un vecteur 294
3. Produit scalaire 296
4. Produit vectoriel 298
5. Dérivation vectorielle 301
6. Différentielle d'une fonction 302
7. Vecteur gradient d'une fonction 310
8. Intégrales et primitives 312
9. Intégrales vectorielles 314
Annexe 2. Introduction à la mécanique céleste 317
1. Historique 317
2. Définitions 319
3. La Voie Lactée 320
4. Le Système Solaire 321
5. La définition du temps 324
6. Temps et repérage de la longitude des étoiles 326
7. Repérage de l'altitude du Soleil au cours de l'année 329
À retenir 330
Bibliographie 333
Index 334