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RESUME DE COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
BEP ELECTROTECHNIQUE ET ELECTRONIQUE Avertissement : Ce formulaire n'est qu'un aperçu des notions que vous devez
connaître pour le BEP. Il contient l'essentiel des compétences et des
connaissances à retenir au cours des deux années. Certaines notions peuvent
avoir été oubliées. PHYSIQUE
MECANIQUE Une force a pour caractéristique : son point d'application, sa droite
d'action ( ou direction) son sens et son intensité.
POIDS D'UNOBJET P= m(g avec P le poids en Newton (N), et m la masse en kg et Équilibre d'un solide soumis à deux forces :
Un solide est en équilibre sous l'action de deux forces si ces deux
forces : ont la même droite d'action, la même intensité mais des sens
opposés. Équilibre d'un solide soumis à trois forces :
Un solide est en équilibre sous l'action de trois forces non parallèles si
les trois conditions suivantes sont respectées :
o Les droites d'action sont coplanaires ( dans le même plan)
o Les droites d'action sont concourantes ( se coupent en un même
point)
o Le dynamique des forces est fermé.
Moment d'une force :
La grandeur qui mesure l'effet de rotation produit par une force );F)
exercée sur un solide mobile autour d'un axe est le moment d'une force.
La valeur du moment M est donné par la formule M = F(d avec F intensité de
la force en N et d distance entre la droite d'action de la force et l'axe
de rotation. D s'exprime en m et M en N.m. Théorème des moments :
Pour qu'un solide en rotation autour d'un axe soit en équilibre il faut que
la somme des moments des forces qui font tourner dans un sens soit égale à
la somme des moments des forces qui font tourner dans l'autre sens Couple de forces :
Un couple de forces est un ensemble de deux forces ayant :
o des droites d'action distinctes mais parallèles[pic]
o Des sens opposés
o des intensités égales Le moment d'un couple est donné par la relation M =F(d avec F l'intensité
commune aux deux forces et d la distance exprimée en mètres entre les
droites d'action des deux forces.
Forces pressantes et pression : La pression pressante F perpendiculaire à la surface pressée S est donnée
par la relation : p = [pic] avec p la pression en Pascal (Pa) ; F la force en N
et S en m². La pression peut s'exprimer en bar : 1 bar = 100 000PA = 105 Pa Principe fondamental de l'hydrostatique : Masse volumique Un corps homogène de masse m et de volume V a une masse volumique ( donnée
par l'expression :
[pic] avec m en kg ; V en m3 ; ( en kg.m-3
principe fondamental de l'hydrostatique La différence de pression entre deux points A et B d'un fluide en
équilibre s'exprime par :
[pic]
avec ( en kg.m-3 ; h en m ; (p en Pa CINEMATIQUE
Mouvement de translation :
Mouvement de translation rectiligne uniforme la vitesse v= [pic] Pour convertir une vitesse en m/s en km/h on multiplie par 3,6
Mouvement de translation rectiligne uniformément varié :
v=a(t avec v la vitesse en m/s ; a l'accélération en m/s² ; et t le temps
en s
Pour calculer l'accélération on utilise a = [pic] Équations horaires ( en général elles sont données le jour de l'épreuve
dans l'exercice )
v=a(t + v0 et x = [pic]a(t² + v0 ( t Mouvement de rotation :
Un solide est en rotation autour d'un axe O. On définit la vitesse
angulaire [pic] par [pic] avec [pic] en rad/s ; ? en rad et t en s la fréquence N est donnée par la relation : N= [pic] avec T la période en
seconde et N la fréquence en Hertz (Hz) la vitesse linéaire est donnée par V= R [pic] avec R le rayon en m et V la
vitesse linéaire en m/s et [pic] en rad/s. [pic] = 2?N avec N la fréqence en Hz et [pic] en rad/s. TRAVAIL ET PUISSANCE
Travail d'une force
* Le déplacement et la force ont la même direction
Le travail d'une force F est donné par la formule W = F (l avec F
l'intensité de la force(N) et l la longueur du déplacement en mètre. Le
travail W s'exprime en Joules (J) * Le déplacement et la force n'ont pas la même direction :
La formule est alors W = F(l (cos? avec ? angle entre F et le déplacement. Puissance d'une force :
P = [pic] la puissance P en Watt ; W le travail en Joule et t le temps en
secondes
ENERGETIQUE . L'énergie cinétique : elle est liée au mouvement .
Pour un solide de masse m, en mouvement de translation à la vitesse v
possède une énergie cinétique Ec= [pic]m v² avec m en kg, v en m/s et
Ec en joules.
. L'énergie potentielle : elle est liée à la position.
Un solide de masse m ( kg) placé à l'altitude z (m) possède une
énergie potentielle Ep = mgz
. L'énergie mécanique est égale à Em= Ec + Ep
. Pour un système isolé, l'énergie mécanique est conservée. Un système
est isolé, s'il n'y a aucun transfert d'énergie entre le système et
le milieu extérieur. Rendement énergétique Le rendement d'un convertisseur est le rapport , noté ? entre le travail
utile fourni Wu et le travail absorbé Wa ? = [pic]
Si l'on raisonne sur l'unité de temps, le travail devient la puissance et
le rendement s'écrit ? = [pic]
LA CHALEUR Dilatation :
La dilatation linéique se manifeste par un allongement qui se calcule à
partir de la formule :
l - l0 = ? l0? ou l = l0 ( 1+ ? ?)
? coefficient de dilatation linéique exprimé en °C-1 ; ? température en
°C ; l0 longueur de la tige à 0°C. Quantité de chaleur
Quand un corps reçoit de la chaleur et que sa température augmente, la
quantité de chaleur Q se calcule à partir de la formule :
Q = m(c (?f - ?i) Avec Q : quantité de chaleur en Joule ; m la masse du corps en kg ; C la
capacité thermique massique en kg-1C-1;
?f - ?i la différence entre la température finale et initiale. ELECTRICITE Courant continu
tension
. La tension se mesure avec un voltmètre placé en dérivation dans le
circuit.
. Elle s'exprime en volt.
. La tension aux bornes d'un ensemble de dipôles montés en série est
égale à la somme des tensions aux bornes de chacun d'eux.
. Les tensions aux bornes de dipôles montés en parallèles sont égales intensité
. L'intensité se mesure avec un ampèremètre placé en série dans le
circuit.
. Elle s'exprime en ampère.
. L'intensité est la même en tout point d'un circuit série.
. La somme des intensités des courants qui arrivent en un n?ud est égale
à la somme des intensités des courants qui en repartent.
Conducteurs ohmiques . Lorsqu'un courant d'intensité I traverse une résistance R la tension
aux bornes de cette résistance est donnée par la loi d'ohm : U = RI
. La résistance R de l'association en série de deux résistances R1 et R2
est R = R1 + R2
. La résistance R de l'association en parallèle de deux résistances R1
et R2 est telle que :
[pic]= [pic]+ [pic] Puissance et énergie en courant continu
La puissance électrique PE reçue par un récepteur traversé par un courant
d'intensité I sous une tension U est : PE = UI
avec PE en W, U en Volt et I en Ampète
L'énergie électrique est liée à la durée de fonctionnement de l'appareil
E = P(t avec E en J, P en Watt et t en secondes.
Si on veut exprimer E en Wattheure ( Wh) P est en W et t est alors en
heure. L'effet Joule :
Les résistance de valeur R absorbent une puissance électrique PJ = RI².
Cette puissance est intégralement convertie en chaleur par l'effet Joule. Bilan énergétique d'un moteur
Un moteur électrique convertit en énergie mécanique une partie de l'énergie
électrique qu'il reçoit
La puissance reçue : PE = UI
La puissance PC :pertes constantes dues aux frottements mécaniques et
autres...
La puissance PJ = RI².
La puissance utile ( mécanique ) est Pu = PE- PJ - PC .
Le rendement est ? = [pic]
Courant alternatif monophasé
Une tension sinusoïdale est caractérisée par sa fréquence f et son
amplitude Um.
Un voltmètre mesure la tension efficace U Um= [pic](U La puissance absorbée est P = U(I(cos? avec U en volt ; I en A en P en
Watt ; cos? est le facteur de puissance sans unité. Pour les lampes et les
résistances cos? = 1 ;.Pour les autres appareils cos?