Physique expérimentale 3

Contenu méthodologique et thématiques des séances
• Étude expérimentale des oscillations (électrocinétique, acoustique, mécanique) pour un système à un degré de liberté en régimes libre et forcé : comment les produire, les mesurer, les entretenir ; amortissement, fréquence…
• Étude expérimentale des ondes progressives et stationnaires (électromagnétisme, acoustique, mécanique) : atténuation, conditions aux bords, réflexion, dispersion, nœuds, ventres, longueur d’onde, célérité, ...
• Étude expérimentale des ondes progressives vectorielles : polarisation,guides d’ondes

Expériences réalisées par tous les étudiants pendant 7 semaines de travaux pratiques
• Système masse-ressort amorti (libre et forcé)
• Résonateur de Helmholtz
• Circuit RLC série (libre et forcé)
• Corde de Melde
• Ondes ultrasonores (mesure de la célérité)
• Câble coaxial
• Ondes électromagnétiques centimétriques : polarisation, guide d’ondes

Projets au choix par binôme pendant 4 semaines
• Instruments de musique à vent
• Mesure du temps : oscillateur à quartz
• Récupérer l'énergie des vagues
• Mesure de débit, de vitesse de fluide par effet Doppler
• Spectre de vibrations de membranes ou d'objets 2D (figures de Chladni)
• Moteur électrique
• Filtrage électronique ou acoustique
• Étude de systèmes d'oscillateurs mécanique ou électronique couplés
• Téléphone en pots de yaourt et fil (bande passante, coefficient de transmission en amplitude en fonction de la fréquence, délai de transmission, dispersion éventuelle)
• Rides gravito-capillaires à la surface d'un liquide
• Diffraction et interférences avec des ultrasons
• Fabry-Pérot avec les microondes …. etc …..

Compétences expérimentales
• Électrocinétique : faire un circuit à trois dipôles et plus, deux boucles et plus, le vérifier
• Mécanique, acoustique : savoir combiner plusieurs appareils (GBF, oscilloscope...) pour monter une expérience en autonomie
• Plus généralement, devenir autonome dans le «débogage» de son expérience, proposer et mettre en œuvre des mesures complémentaires afin de vérifier son montage ; proposer un plan de mesure puis un montage expérimental pour répondre à une question physique (projet)
• Oscilloscope : caractériser plusieurs signaux sinusoïdaux sur plusieurs voies ; caractériser plusieurs impulsions sur plusieurs voies ; utiliser le déclenchement automatique ; faire une wobbulation ; éventuellement
utiliser les fonctions +, -, FFT

Analyse de données
• Mesures : savoir calculer les incertitudes en autonomie, et discuter les sources d’incertitudes (systématiques / stochastiques)
• Savoir faire un ajustement linéaire ou non linéaire de données expérimentales avec un modèle théorique

Autres compétences visées
• Savoir discuter la pertinence d’un modèle au vu des résultats expérimentaux
• Savoir rédiger un compte-rendu avec description du montage, de la méthode et des résultats
• Renforcer la compréhension des notions introduites dans les UE théoriques sur les thèmes oscillateurs/ondes

• UE Outils numériques pour la physique (S1)
• UE Physique expérimentale 1 (S2)
• UEs Physique expérimentale 2 et Electrocinétique et Électromagnétisme en régime quasi-stationnaire (S3)

Compétences expérimentales :
• Électrocinétique : faire un circuit avec deux dipôles, le vérifier ; mesurer une tension
• Oscilloscope : savoir le brancher, observer un signal périodique, une impulsion, mesurer une tension, une durée
• Mesures de longueur, de masse, de durée
• Savoir estimer et calculer les incertitudes (systématiques/stochastiques),
• Savoir consigner des données dans un tableau sur ordinateur, tracer un graphe avec barres d’erreur à l’ordinateur, ajuster d’une courbe théorique (linéaire ou non) sur des données expérimentales