Physique et application des mathématiques
Physique
L'enseignement de la physique, en option spécifique, introduit le formalisme mathématique.
Il introduit les séances de travaux pratiques par petits groupes (2 à 3 élèves).
Il amène les étudiants à imaginer, inventer et construire des représentations mentales pour expliquer les observations réalisées lors des séances de travaux pratiques ou les phénomènes constatés dans la vie quotidienne.
Il montre les limites d’une théorie.
Lors de l'évaluation, l’accent est mis sur le travail de laboratoire, le travail en groupe et le formalisme mathématique.
L’étudiant réalise une expérience en suivant un mode opératoire. Il tient un journal de laboratoire et rédige un rapport. Il maîtrise les principales notions et techniques de la démarche expérimentale.
Il identifie correctement les grandeurs et les lois nécessaires à la description d’un phénomène. Il maîtrise le langage mathématique qui leurs est associé.
Il utilise une loi en modifiant ces paramètres et évalue si les conditions de validité de cette dernière sont remplies.
Première année
Mécanique classique
- cinématique du point matériel (vecteurs position, vitesse et accélération)
- dynamique du point matériel (forces, impulsion, quantité de mouvement, travail, énergie et puissance)
- système de particules (centre de masse, etc.)
- mouvement de rotation d’un corps solide (moment de force, etc.)
- gravitation
- les fluides (pression, Archimède, équation de continuité, équation de Bernouilli)
Deuxième année
- les fluides (suite)
Thermodynamique
- température (dilatation, modèle du gaz parfait)
- introduction à la mécanique statistique (lien entre énergie interne et température)
- chaleur (transport, échange, changement d’état)
- premier et deuxième principes de la thermodynamique
Un sujet à choix, parmi la liste non exhaustive des thèmes suivants :
- optique géométrique
- les oscillations (harmonique simple, énergie, les pendules…)
- astronomie
- thèmes en rapport avec l’actualité du moment
Troisième année
Electromagnétisme
- électrostatique (modèle de la matière, loi de Coulomb, théorème de Gauss)
- circuits électriques (courant, tension, etc.)
- magnétisme (modèle de la matière, aimant, force de Lorentz, loi d’Ampère et Biot-Savart, etc.)
- l’induction électromagnétique (loi de Lenz, générateurs, etc.)
Un sujet à choix, parmi la liste non exhaustive des thèmes suivants :
- introduction à la physique moderne (relativité restreinte, interactions fondamentales, physique quantique.)
- énergie (production et transformation)
- ondes (optique et/ou acoustique, applications)
- thèmes en rapport avec l’actualité du moment
Application des mathématiques
Les problèmes traités seront tirés de domaines aussi variés que les sciences expérimentales, les sciences humaines, les arts et l’économie. Présenter une liste exhaustive des sujets n’est évidemment pas possible, cependant le programme et les contenus s’articuleront principalement autour des quatre domaines suivants:
- méthodes géométriques et vision spatiale
- méthodes numériques et algorithmiques
- applications des statistiques
- applications de l’analyse.
L’élève doit être capable de:
- choisir et utiliser les méthodes et les outils mathématiques adéquats,
- appliquer un procédé algorithmique à la résolution d’un problème,
- modéliser une situation simple,
- juger la qualité d’un résultat,
- rédiger un bref rapport scientifique.
En plus des savoir-être souhaités en enseignement de base des mathématiques, où l’élève doit:
- faire preuve d’imagination, de curiosité et d’ouverture esprit,
- manifester un esprit d’analyse et de synthèse,
- posséder le sens de la rigueur et de l’autocritique,
- être autonome dans le travail,
il devra plus particulièrement
- faire appel à son esprit pratique,
- faire intervenir son esprit critique,
- être prêt à effectuer un travail de groupe.
Afin de contrôler la régularité du travail et les progrès de l’élève, l’évaluation se fera sur la base d’épreuves écrites auxquelles peuvent s’ajouter des interrogations orales, la rédaction de brefs rapports scientifiques, la présentation d’exposés, etc.
L’évaluation aux examens de baccalauréat se fera conformément aux directives y relatives.
