Livret des enseignements de premiere annee (pdf, 2.4 - École ...

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Ecole Superieure de Physique et de
Chimie Industrielles
Enseignements de 1ere annee du cycle
ingenieur
2009-20102
Biologie
Biologie
Chimie
Chimie Organique
Méthodes Physiques pour la Chimie
Thermodynamique Physico-Chimique
Physique
Physique Quantique
Thermodynamique statistique
Electromagnétisme
Mécanique Appliquée
Electronique, Commande de Processus Tableau synoptique des enseignements de premiere
Mathématiques et méthodes numériques annee
Mathématiques
Systèmes linéaires et signaux
Programmation
Langues et économie
Anglais
Communication, Relations Sociales
Propriété industrielle
Conférences Sciences et Sociétés
Conférences Socio-Economiques
0 50h 100h
Cours TD Travaux PratiquesTABLE DES MATIERES 3
Table des matieres
1 Enseignements de Physique 4
1.1 Commande de Processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Electromagnetisme et Telecommunications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Electronique des Circuits Integres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 Electrotechnique et Proprietes Electriques de la Matiere . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5 Mecanique Appliquee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6 Physique Quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.7 Thermodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.8 Statistique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...

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´EcoleSup´erieuredePhysiqueChimieIndustriellesEnseignementsde1e`reann´eeing´enieur2009-2010duetdecyelc

2Tableauanne´esynoptiquedesenseignementsedpremi`ere

TABLEDESMATIE`RESTabledesmati`eres1EnseignementsdePhysique1.1CommandedeProcessus.................................´1.2Electromagne´tismeetT´el´ecommunications.......................´1.3ElectroniquedesCircuitsInte´gr´es............................´´1.4ElectrotechniqueetProprie´t´esElectriquesdelaMati`ere...............1.5M´ecaniqueApplique´e...................................1.6PhysiqueQuantique...................................1.7Thermodynamique....................................1.8ThermodynamiqueStatistique..............................2EnseignementsdeChimie2.1ChimieOrganique....................................2.2IdentiﬁcationdesCompos´esOrganiques........................2.3ThermodynamiquePhysico-chimique..........................3EnseignementsdeBiologie3.1BiologieG´en´erale.....................................4EnseignementsdeMathe´matiquesetM´ethodesNum´eriques4.1Me´thodesMath´ematiquesI...............................4.2Programmation......................................4.3Syst`emesline´airesetrepr´esentationsdessignaux...................5EnseignementsdeLangue,SciencesEconomiquesetSociales5.1Anglais..........................................5.2Secondelanguevivante..................................5.3CommunicationetRelationsSociales.Module1....................5.4Conf´erencessocio-e´conomiques.............................5.5Conf´erencesSciencesetSocie´t´es.............................344568901112131134151166118181902211222222342

41EnseignementsdePhysique1.1CommandedeProcessusTronccommun1e`reanne´eCours:24h-EnseignantsG.DreyfusR.DuboisY.Oussar1ENSEIGNEMENTSDEPHYSIQUEI.RivalsP.RousselObjectifsCecoursestdestin´e`afourniraux´etudiantslesconceptsg´en´erauxetlesoutilsmathe´matiquesquileurpermettrontd’analyserladynamiquedessyst`emes,qu’ilssoientm´ecaniques,´electroniques,chimiques,biologiques,´economiques,e´cologiques,etc.deconcevoirdessyste`mesdecommandedeprocessus,oudeparticipera`l’e´laborationducahierdechargeseta`laconceptiondeceux-ci.ContenuIntroductiona`lacommandedesprocessus:TransformationdeLaplaceFonctiondetransfertetgaincomplexeGraphesdeﬂuenceRe´ponsestemporellesdessyst`emesline´airesdupremierordreetdusecondordre.Mode´lisationdessyst`emesdynamiqueslin´eaires:Variablesd’´etatEquationsd’e´tatd’unsyst`eme`atempscontinuDynamiquedessyst`emeslin´eairesa`tempscontinu(descriptiond’e´tatetdescriptionexterne)Dynamiquedessyst`emesline´airesa`tempsdiscretGouvernabilite´etobservabilit´edessyst`emesline´airesAnalysedessyste`meslin´eairesasservis:Cahierdeschargesd’unsyst`emeasserviRe´alisationducahierdescharges(placementdespoˆlesetdesze´rosdelafonctiondetransfert)Re´ponsetemporelledessyste`mesasservisRe´ponsefre´quentielledessyste`mesasservisStabilit´edessyst`emesasservisConceptiond’asservissements:Conceptiondecommandesparretourd’´etatConceptiond’asservissementsaveccorrecteurencascade(PID,avancedephase,retarddephase)Commandenum´erique.

1.2E´lectromagn´etismeetTe´le´communicationsTravauxPratiquesAnalyseetr´ealisationd’unasservissementanalogiquedetempe´ratureEtudedelacommandenum´eriqued’unmoteur´electriqueCommandedemoteurspasa`pasa`l’aidedemicroprocesseursPre´ceptoratPrincipesdelare´gulationCommandeproportionnelleenanalogiqueetennume´riqueCommandeavecmod`eledere´fe´renceConceptiondansledomainefre´quentielCommandenum´eriqueLaboratoireassocie´LaboratoireSIGnaux,Mode`les,Apprentissagestatistique(SIGMA)1.2´Electromagn´etismeetTe´l´ecommunicationsTronccommun1`ereann´eeCours:15h-Travauxdirige´s:3h-Pr´eceptorat:6h-TravauxPratiques:60h.EnseignantsE.Ge´ronJ.Lucas5ObjectifsCetenseignementconstituelepremiermoduled’uncourssurlessyst`emesdet´el´ecommunications.Ilapourbut,`atraversunexemple,depr´esenterlesdiﬀe´rentsaspectsphysiquesetlesarchitecturesutilis´esdanslessyste`mesdet´el´ecommunicationsmodernes.Dansunepremi`erepartieintroductive,autraversdel’histoiredeste´le´communications,sontaborde´slessyste`mesquiontpermisl’av`enementdelate´le´phonieﬁlaire.Lessyst`emesdete´l´ecommunicationsactuelssontensuitepre´sente´ssoustroisvolets:transport,informationetre´seauxparuneapprochequisuitl’exemplesuivant:Quesepasse-t-ilquand,depuisunt´ele´phonemobileGSM,onenvoieunmessagevocalencapsul´edansunemaila`uncorrespondant´equip´ed’unordinateurreli´ea`unr´eseauintranetd’entrepriseluimeˆmeconnect´ea`uneligneADSL?ContenuIntroductionUnpeud’histoireTransportAnalogie:lecheval-lespoteauxdanslaprairieOndeshertziennes

61ENSEIGNEMENTSDEPHYSIQUEPropagationsurleslignesL’adaptationd’imp´edanceInformationIntroductionCaracte´risationdel’informationModulation,de´modulationModulationse´volue´esArchitectured’unsyste`med’e´mission-re´ceptionpourlesmodulationsnum´eriquescomplexesSche´mablocLemodulateurIQLede´modulateurIQLasynthe`sedefre´quenceM´elangeettranspositiondefre´quenceCommutationd’antennesDiversit´edesantennesenr´eceptionR´eseauxetprotocolesTopologied’unr´eseauD´ecompositionencouchesLeprotocoleTCP/IPTravauxPratiquesHyperfr´equences(abaquedeSmith,ondesstationnaires)Lignesdetransmission(bandepassante,vitessedegroupe,vitessedephase,dispersion)AntennesAdaptationd’imp´edance(analyseurdere´seau)Simulationhyperfr´equenceetadaptationd’impe´danceAnalysespectralenum´erique(FFTete´chantillonnage,ﬁltre)Analysespectraleanalogique(analyseurdespectre,analysedemodulationssimples)Modulationsnume´riquescomplexes(IQ)E´tuded’unsyst`emed’´emission/re´ceptionconforme`alanormeDECTTransmmissionsurcˆableenbandedebase-Delaliaisonse´rieRS232a`EthernetSynth`esedefre´quence-´Etudeetapplicationd’uneboucle`averrouillagedephasenume´riqueD´etectionsynchroneLaboratoireassoci´eLaboratoired’Electricit´eG´ene´rale1.3E´lectroniquedesCircuitsInt´egre´sTronccommun1`ereann´eeCours:24h-

1.3´ElectroniquedesCircuitsInte´gre´sEnseignantsG.DreyfusR.DuboisY.OussarI.RivalsP.Roussel7ObjectifsCecoursestdestine´a`fourniraux´etudiantslesoutilsfondamentauxquileurpermettrontd’ana-lyserlefonctionnementdessyste`mese´lectroniques,nume´riques(ordinateurs,microprocesseurs)ouanalogiques(ampliﬁcateurs,oscillateurs),qu’ilsrencontrerontdurantleurvieprofessionnelle,deconcevoirdescircuitsinte´gre´s,oudeparticipera`l’´elaborationducahierdechargeset`alaconcep-tiondeceux-ci.ContenuGe´ne´ralite´setrappels:th´eor`emesdeTh´eveninetdeNorton,adaptationd’impe´dance,circuitsRC,sch´emas´equivalents.Fonctionslogiquesetnum´eriques:alge`bredeBoole(diagrammesdeKarnaugh),circuitslogiquesfondamentaux(combinatoiresets´equentiels),technologiesTTLetOM.SDiodes:propri´et´es,applications.Conceptiondecircuitsint´egre´sMOS:e´le´mentsdephysiquedessemi-conducteurs,transistorsMOS,caract´eristiquesstatiquesdel’inverseurCMOS,´ele´mentsdetechnologie,caract´eristiquesdy-namiquesdescircuitsint´egre´sCMOS,circuitscombinatoiresasynchronesCMOS,circuitsse´quentielsCMOS(me´moireRAM).Conceptiondecircuitsbipolaires:proprie´te´sfondamentalesdestransistorsbipolaires,re´gimeline´aire,circuits”collecteurcommun”et”´emetteurcommun”,ampliﬁcateursdiﬀe´rentiels.Ampliﬁcateursop´erationnels:propri´ete´sfondamentales,circuitsfondamentaux,fonctionne-mentetcaract´eristiquesdel’ampliﬁcateurope´rationnel.Quelquesgrandesfonctionsdel’´electronique:oscillateurs,conversionanalogique-num´eriqueetnume´rique-analogique.Microprocesseurs:architectureinterne,organisationd’unmicro-ordinateur,pe´riph´eriques.TravauxPratiquesConceptiondecircuitsnume´riquesetint´egrationenFPGAConceptionetre´alisationdecircuitsanalogiquesAmpliﬁcateursope´rationnelsSimulationsousSPICEdecircuitsanalogiquesPre´ceptoratConceptiondecircuitsnum´eriquesTechnologieMOSencommutationTechnologieMOSanalogiqueTechnologiebipolaireanalogiqueOscillateurs,ﬁltres,convertisseursetautresfonctions

81ENSEIGNEMENTSDEPHYSIQUELaboratoireassocie´LaboratoireSIGnaux,Mode`les,Apprentissagestatistique(SIGMA)1.4E´lectrotechniqueetPropri´et´esE´lectriquesdelaMati`ereTronccommun1e`reanne´eCours:12h-EnseignantsJ.LewinerObjectifsBasesd’´electrotechniqueCetenseignementapourobjectifdedonnerauxe´tudiantsdesnotionsdebaseene´lectrotechnique.Lese´le´mentsenseign´essontutilestantsurleplanprofessionnelquesurleplanpersonnel,enpar-ticulierentermesd’optimisationdessyst`emesetdes´ecurite´visa`visdel’e´lectricit´e.Lesre´seauxdetransportdel’´electricite´sontaborde´s,enparticulier,danslecadredelad´ere´gulation.Lesloisdebasedelaphysiqueimposent,eneﬀet,descontraintesquiinterviennentfortementdansladistributiondel’e´lectricit´e.Quelquesaspectse´conomiquesdescons´equencesdelad´ere´gulationsontpr´esent´es.Proprie´te´se´lectriquesdelamatie`reCetenseignementapourobjectifd’expliquerlesproprie´t´ese´lectriquesdelamati`ere(gazetsolides).Desmod`elespluse´labor´esseront´etudi´esentroisi`emeann´eeparlesPhysiciens.ContenuNotionsdebaseene´lectrotechnique(5h)ProductionTransportDistributionSe´curit´eAspectse´conomiquesdelade´r´egulationElectricit´edelamatie`re(7h)Propri´et´ese´lectriquesdesgazPropri´et´ese´lectriquesdessolidesLaboratoireassoci´eLaboratoired’Electricite´Ge´n´erale

1.5M´ecaniqueApplique´e1.5Me´caniqueAppliqu´eeTronccommun1`ereanne´eCours:8h-TravauxPratiques:30h.EnseignantsA.DevulderP.JenﬀerP.KurowskiL.Olanier9ObjectifsL’objectifdececoursestdedonnerauxe´tudiantslesbasesne´cessairesdeme´caniqueenvued’undialogueeﬃcaceavecdesintervenantssp´ecialis´es(me´caniciens,techniciensetinge´nieursd’´etudes)dansuneoptiquedecr´eationdeprojetsexp´erimentauxd´edie´sa`larecherche.Ils’articulesur3axesprincipaux:lebureaud’´etude,lafabricationetl’analysedecontraintes.ContenuConception:Bureaud’´etudeLestechniquesderepre´sentationsontd’abordpr´esente´es,a`lafoisdansunbutdelecturededo-cument,maisaussid’´ecriturepourlare´alisation.L’´elaborationd’unCahierdesCharges(CdC)faitl’objetd’uncoursspe´ciﬁqueo`usontdonn´eeslesnotionsdebasedebesoin,defonctionsdeserviceettechniques,pouraboutir`adessolutionsconstructives.Lare´ﬂexionautourdecesth`emesrestedansuncontextedeconceptionme´caniqued´edi´eea`larecherche,expe´riencee´volutive,moyensdefa-bricationlimit´esauxmachinescourantes,sanslesnotionsdetypeindustrialisation(coˆut,marche´,..).Avantdecommencerune´etudedecassp´eciﬁque,unepre´sentationdessolutionsconstruc-tivesdebaseestdonne´e:assemblage,guidageenrotation,guidageentranslation,e´tanch´eit´e.Lechoixdesmate´riauxconstitueavecunepre´sentationrapidedeschaıˆnesfonctionnelles(actionneurs,r´educteurs,transmetteurs)lesdernie`resnotions`amettreenplace.Fabrication:travailsurmachines-outilsUneintroductionsurlestechniquesdemiseenformedespie`cesm´ecaniquesparenle`vementdematie`repermetdepr´esenterlesdiﬀ´erentesmachinespr´esentesdansunatelierdebasea`l’int´erieurd’unlaboratoirederecherche:tours,fraiseuses,perceuses`acolonnes.Sont´egalementabord´eslame´caniquedeformationetderupturedecopeau,lesdiﬀ´erentsoutilsetleurutilisation,ainsiqueleschoixdesconditionsdecoupe.Ilestpropos´eaux´etudiantslar´ealisationd’unensemblem´ecanique(prototype)simpleprochedeceluiconc¸uenBE.L’utilisationdetours,defraiseusesetdeperceusespermetdedonnerlesnotionsdebaseenfabrication,etungrand´eventaildetechniques:surfac¸age,pointage,perc¸age,ale´sage,ﬁletageettaraudage.Desnotions´ele´mentairesdem´etrologieviennentnaturellementencompl´ement.Lamiseenplace(montage,assemblage)endernierlieumetene´videncelesprobl`emesd’ajustemententrepie`ces.R´esistancedesMate´riaux:analysedescontraintesLesnotionsdebasedelare´sistancedesmat´eriaux,contraintesetd´eformationsenre´gimee´lastique,sontintroduitessouslaformed’uncoursde5heures.Ils’agitd’´etudierlar´eponsedemat´eriauxde´formablesa`dessollicitationssimples:traction/compression(loideHooke,constantese´lastiques,jaugesded´eformation...),ﬂexion(´equationdelade´forme´ed’unepoutre,calculdeﬂ`eche...),cisaillement(simpleetpur,torsion.Cecoursestcomple´t´epardestravauxdirige´sou`estmiseenavantlar´esolutiondeprobl`emesme´caniquesconcrets.

101ENSEIGNEMENTSDEPHYSIQUETravauxPratiquesPourdesraisonspratiques,lescours,lesTDetlesTPsontcontenusdansunseulmoduledeTPavecpassagedel’una`l’autrelelongdelaformation.Bureaud’´etude:R´ealisationdeprojet(conception,cahierdescharges,dessinstechniques)Fabrication:R´ealisationdespi`ecescorrespondantauprojetdeBureaud’´etudeRDM:Illustrationdesprincipesdere´sistancedesmat´eriaux:de´terminationdeconstantesd’´elasticit´e(moduled’Young,moduledecisaillement,coeﬃcientdePoisson)parextensiom`etriesurdese´prouvettesentraction,ﬂexion,torsion,etde´terminationduchampdecontraintesparm´ethodephoto´elastique(re´seaud’isoclines,d’isochromesetd’isostatiquessurdesmode`lesg´eom´etriquessimplesentractionoucompression.Laboratoireassocie´LaboratoiredePhysiqueetM´ecaniquedesMilieuxHe´t´eroge`nes1.6PhysiqueQuantiqueTronccommun1`ereanne´eCours:24h-Travauxdirig´es:8h-Pr´eceptorat:8h-EnseignantsN.BergealJ.B.d’EspinoseH.HommelJ.LesueurD.MarchandObjectifsLebutestdedonneruneculturedebasesurlame´caniquea`l’e´chelledesatomes.Cettecultureseraensuited´evelopp´eedansd’autrescours:enoptique,enchimie,enphysiquedessolides,etc.L’espritducoursconsistea`introduirelesprincipesetlesconceptsquisous-tendentlaphysiquequantique,eta`montrercommentilss’appliquentpourde´criredesexpe´riences.ContenuOndesetparticules:niveauxd’e´nergieLesprincipesdelaM´ecaniqueQuantiqueLessyste`mesusuels:oscillateurs,eﬀettunnel,...LesniveauxatomiquesLemomentcine´tiqueetlespinPr´eceptoratLess´eancesdepre´ceptoratpermettrontd’aborderdenombreuxdomainesdelaphysiquecontemporaine(fondamentaleouappliqu´ee)ou`lame´caniquequantiquejoueunrˆolemajeur.Dualite´”onde-corpuscule”.Applicationsauxsondesdelamati`ereet`al’optiqueatomique.Centrescolor´esdanslescristauxioniques(centresF).M´ethodeW.K.B..Applicationsa`l’eﬀettunneletaumod`eledeGamowdel’e´missionalpha.

1.7Thermodynamique11Formationdel’Hydroge`nemole´culaireinterstellaire.Interfe´rom´etriedeneutrons.Applicationa`larotationd’unspinet`al’eﬀetgravitationnel.Etatsquantiquesfactorisables,e´tatsquantiquesintriqu´es.Applicationsauxprincipesdelat´el´eportationd’unqubiteta`lacryptographiequantique.TravauxPratiquesPompageoptiqueduCsetduRbRe´sonanceparamagne´tique´electroniqueRe´sonanceMagn´etiqueNucl´eaire:doubletdePAKEMicroscope`aeﬀettunnel:imagerieatomiquedugraphiteRadioactivit´eetpouvoirderalentissementMicroscopie`aForceAtomique:imageriedesurfacesInitiationauxtechniquesduvideLaboratoireassoci´eLaboratoiredePhysiqueQuantique1.7ThermodynamiqueTronccommun1e`reanne´eTravauxPratiques:45h.EnseignantsM.DjabourovY.TranA.trokinerObjectifsLestravauxpratiquessed´eroulentsur3semainesetontpourobjectifd’illustrerpardesexp´eriences,lecoursdeThermodynamiqueChimiqueetceluidePhysiqueStatistique.Nousavons´egalementsouhaite´garderunecertaineind´ependancedanslechoixdessujetsparrapportaucours,pourintroduiredesnotionsimportantesquin´eanmoinsnesontpasenseign´eesforce´mentdansla1e`reanne´edel’ESPCI.ContenuAnalysethermiquediﬀe´rentielle:lacristallisationetlafusiondel’eauetlesphe´nom`enesdenucl´eation,dem´etastabilit´e,l’inﬂuencedesvitessesderefroidissementsurlaformationetlafusiondelaglace,lamesuredel’enthalpiedefusion.Thermoporom´etrie.Cristallisationdesparaﬃnesdediﬀe´rentesmasses.Transitionsdephasesdanslesferro´electriquesetlescristauxliquides.Rayonnementinfrarougeducorpsnoir.LoidePlanck.Diﬀusionbrowniennemesure´eparunetechniquedephoto-blanchimentlocalise´.

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