Contenus scientifiques et culturels de niveau C1. Entraînement au debating, expression écrite construite et argumentée.

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ANGLAIS / ENGLISH

Contenus scientifiques et culturels de niveau C1. Entraînement au debating, expression écrite construite et argumentée. l'internationalisation.

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ANGLAIS / ENGLISH

Mise à niveau des connaissances grammaticales et lexicales, enrichissement des structures, compréhension orale de vidéo brèves, lecture d'articles en anglais général, expression écrite simple.

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ANGLAIS / ENGLISH

Mise à niveau des connaissances grammaticales et lexicales, enrichissement des structures, compréhension orale de vidéo brèves, lecture d'articles en anglais général, expression écrite simple.

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Acquisition des compétences numériques et des méthodes d'apprentissage

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FRANÇAIS / FRENCH

Ce cours aborde tout d'abord la cinétique des réactions chimiques. Il y est développé la détermination des constantes de vitesse et des ordres partiels de réaction à partir de données expérimentales, en utilisant les méthodes différentielle, intégrale ou des temps de demi-réaction. L'évolution temporelle des concentrations se limite aux cas des ordres 0, 1 et 2, en utilisant éventuellement la dégénérescence de l'ordre. L'aspect microscopique y est également abordé au travers de l'étude de mécanisme cinétique simple. Les approximations de l'état quasi-stationnaire, de l'étape cinétiquement déterminante et du pré-équilibre sont utilisées pour déterminer les ordres partiels. Une première approche des cycles catalytiques pour les mécanismes en chaîne est également proposée. La deuxième partie du cours a pour objectif de déterminer un état final dans le cas d'une réaction équilibrée ou quantitative dans le cas des réactions acido-basiques, d'oxydoréduction ou de précipitation. Le but est de maitrisé la relation de Guldberg et Waage et de savoir déterminer les constantes d'équilibre dans chacun des trois types de réaction. L'accent est mis sur le calcul des pH des solution, sur la détermination des potentiels en utilisant la relation de Nernst, illustrée sur le cas des piles ainsi que sur la détermination de la solubilité d'un solide ionique. Les travaux pratiques de cette partie portent sur l'utilisation d'appareil de mesure (pH-mètre, conductimère, ...) afin d'effectuer des titrages.

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FRANÇAIS / FRENCH

L'approche de ce cours est d'étudier la structure de la matière en commençant par la structure nucléaire pour aboutir au cristal parfait afin d'acquérir les bases nécessaires à l'étude des propriétés chimiques. Ce cours aborde les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène et les configurations électroniques des atomes polyélectroniques, puis s'intéresse à l'évolution des propriétés des éléments au sein de la classification périodique. Les liaisons au sein des molécules sont vus au travers de la théorie de Lewis et le modèle VSEPR, ainsi que par une introduction à la théorie des orbitales moléculaires. Ce cours aborde également le concept et la nomenclature des isomères et de stéréoisomères de conformation et de configuration dans le cas de molécules organiques simples, ainsi que les interactions intermoléculaires. La transformation chimique est abordée à travers l'étude des réactions totales et de la construction des tableaux d'avancement. Enfin, une première approche du cristal parfait est proposée en se basant sur l'étude des mailles cubiques. La partie expérimentale porte sur l'étude des différences de propriétés spectroscopiques des différents éléments chimiques, sur les propriétés physico-chimiques des isomères, le dosage d'espèces chimiques ainsi que l'utilisation d'un logiciel de représentation moléculaire. Ils sont l'occasion pour les étudiants de découvrir les techniques d'analyse de base comme le spectroscope UV-visible ou la mesure d'un point de fusion.

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FRANÇAIS / FRENCH

Cet enseignement présente les principes thermodynamiques fondamentaux pour décrire l’état d’équilibre et les transformations des systèmes macroscopiques. Il aborde la notion de système thermodynamique, des variables d’état et fonctions d’état. Il présente le modèle du gaz parfait et la théorie cinétique en reliant aspects microscopiques tels les chocs et les grandeurs macroscopiques que sont la pression cinétique et la température. Les changements d’état et le diagramme de phases sont étudiés. Le premier principe est appliqué aux échanges d’énergie (travail, chaleur), à la calorimétrie et à l’enthalpie, puis aux transformations isotherme, isobare, isochore et adiabatique. Enfin, le second principe, l’entropie, la réversibilité et les machines thermiques sont introduits. Les TD renforcent la modélisation, les bilans d’énergie et l’usage des équations d’état et diagrammes thermodynamiques. Les TP explorent la conservation de la quantité de mouvement dans un système isolé pour expliquer la pression cinétique, la calorimétrie des mélanges et la détermination de capacités calorifiques, la modélisation d’une transformation thermodynamique et l’étude d’un cycle ditherme.

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FRANÇAIS / FRENCH

Cet enseignement présente les concepts fondamentaux de la mécanique newtonienne pour décrire et prévoir le mouvement d’un point matériel. Après une introduction à l’analyse dimensionnelle, il aborde la cinématique en repère cartésien et polaire, le principe fondamental de la dynamique en référentiel galiléen et les forces usuelles (poids, réactions de contact, frottements, ressorts). L’étude de l’énergie mécanique (travail, énergie cinétique, énergie potentielle) et des forces conservatives conduit aux principes de conservation et à l’analyse des équilibres dans un champ de potentiel. Les TD développent la modélisation, la résolution analytique et l’interprétation graphique de problèmes de dynamique. Les TP permettent d’expérimenter et d’analyser les mouvements dans des cas simples, de découvrir l’effet des frottements solides, d’étudier le pendule simple et de confronter mesures et prédictions.

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Cet enseignement introduit les hypothèses et lois de l’optique géométrique pour modéliser la propagation des rayons lumineux et la formation des images. Il présente les lois de Descartes appliquées à divers systèmes optiques : dioptres plans et sphériques, miroirs et lentilles minces. Les relations fondamentales (conjugaison, grandissement) et les limites du modèle (conditions de Gauss) définissent le cadre des applications. Une ouverture vers les instruments d’optique illustre ces notions. Les TD consolident les tracés de rayons, la résolution analytique et la modélisation de systèmes simples. Les TP permettent d’observer la lumière, d’identifier les foyers de différents systèmes optiques, de caractériser objets, images, de mesurer la focale de lentilles, d’exploiter les relations de conjugaison et d’explorer quelques systèmes optiques simples.

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FRANÇAIS / FRENCH

Nombres complexes Bases d'algèbre linéaire Matrice et calcul vectoriel

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Géométrie dans le plan et dans l'espace Généralité sur les fonctions Limites et continuité Dérivation Théorème des valeurs intermédiaires Trigonométrie Primitive et intégrale Equation différentielle

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L’objectif de ce cours est d’introduire les éléments mathématiques (manipulations de vecteurs, opérations vectorielles) et mécaniques (forces, moments, liaisons, torseurs) nécessaires pour mener l’étude d’un système mécanique simple à l’équilibre statique. En statique des solides, on apprend à définir les frontières du système, identifier les différentes actions mécaniques, écrire et résoudre par des méthodes graphiques et analytiques les équations traduisant le principe fondamental de la statique dans un référentiel galiléen. En statique des fluides, on apprend à utiliser la relation fondamentale de la statique des fluides et la loi de l'hydrostatique, à calculer/intégrer des forces de pression exercées par un fluide (gaz et liquide) sur des surfaces planes et à utiliser le Principe d'Archimède pour le calcul des forces sur un corps flottant. La partie expérimentale porte sur la mécanique du solide: les forces et les moments et sur la poussée d'archimède et les corps flottants.

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La première partie a pour objectif de découvrir les graphes de structure d’un mécanisme et de savoir étudié les déplacements relatifs possibles entre les solides. Elle vise à acquérir la représentation sous forme schématique normalisée les fonctions cinématiques d’un mécanisme et l'étude cinématique d’un mécanisme existant en s appuyant sur une analyse graphique et/ou analytique. La deuxième partie consiste à découvrir les principes de base du génie des procédés. Elle a pour objectif de comprendre les applications industrielles pour la protection de l'environnement et de maîtriser les bilans matière/énergie simples. Ce cours est également l'occasion de sensibiliser aux enjeux du traitement des effluents.

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Cette unité d’enseignement a pour objectif l’étude des circuits électroniques traitant de l’information sous forme numérique, c’est-à-dire où l’information est représentée par des valeurs discrètes (binaires dans notre cas). On commence par présenter quelques exemples de représentation numérique de l’information sous forme binaire. Les principales opérations logiques sont exposées, ainsi que leurs propriétés, ce qui permet d’exprimer n’importe quelle fonction logique sous forme algébrique ou de table de vérité. On s’intéresse ensuite aux circuits combinatoires, pour lesquels la valeur de la variable de sortie, à un moment donné, dépend uniquement des valeurs des variables d'entrée à ce même instant. On étudie la réalisation matérielle de ces fonctions au moyen de portes logiques. L’optimisation du nombre ou du type de portes donne l’occasion de présenter quelques méthodes de simplification. Finalement, on s’intéresse aux circuits séquentiels, pour lesquels les valeurs de sortie dépendent des valeurs d'entrée et de l'état interne du dispositif à cet instant. Cet état interne dépend lui-même des valeurs d'entrée et de l'état interne à l'instant précédent. L’étude de ces circuits nécessite la présentation des principales bascules bistables assurant la fonction d’élément mémoire. La partie expérimentale porte sur la réalisation logicielle ou matérielle de circuits combinatoires et séquentiels.

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Cette unité d’enseignement a pour objectif de savoir déterminer les grandeurs électriques dans un circuit linéaire comportant des sources continues. Après avoir défini le courant, la tension et la puissance, on expose les lois auxquelles obéissent ces grandeurs (lois de Kirchhoff). Quelques bipôles élémentaires sont ensuite présentés (sources idéales et bipôle résistif, loi d’Ohm). On étudie quelques exemples de circuits simples à une seule source qui servent de référence pour la suite. On montre l’intérêt de la notion de résistance équivalente pour simplifier l’étude d’un circuit complexe en se ramenant à un circuit simple, ainsi que l’intérêt des diviseurs de tension et de courant pour calculer simplement une grandeur d’intérêt à partir d’une autre. Les circuits comportant plusieurs sources sont étudiés au moyen du théorème de superposition, ce qui permet de se ramener à l’étude de circuits à une seule source. Enfin, après avoir présenté les bipôles inductif et capacitif, on étudie l’évolution temporelle des grandeurs électriques ainsi que les aspects énergétiques dans les circuits du premier ordre comportant au plus une seule source continue. La partie expérimentale porte sur la réalisation logicielle ou matérielle de circuits, la mesure et l’observation des grandeurs électriques au moyen d’appareils dédiés, ainsi que les règles de connexion de ces appareils.

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Cet enseignement regroupe un ensemble de cours et de travaux pratiques qui initient à l'utilisation des outils numériques couramment employés pour la résolution de problèmes scientifiques. Il permet aux étudiants de mettre en application les méthodes numériques abordées dans les domaines de la physique, chimie, mécanique et de l'électronique, à l'aide d'un logiciel de calcul numérique.

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Cet enseignement présente les bases de la programmation en Python. Il permet notamment de mettre ces notions en pratique en développant des petits programmes utilitaires.

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L’objectif de ce cours est d’apprendre à résoudre des problèmes de statique des fluides sur des surfaces quelconques et à manipuler les théorèmes intégraux de dynamique des fluides incompressibles en conduite. En statique, on apprend à calculer la force de poussée et son moment exercée par un liquide ou un gaz sur une surface quelconque. En dynamique des fluides, on apprend la physique de base des écoulements laminaires et turbulents en conduite et leur modélisation simplifiée dans les cas de fluides parfait et visqueux (théorèmes de Bernoulli en fluide parfait et généralisé). On apprend à calculer les pertes de charges régulières et singulières dans des conduites ou réseaux de conduites. La partie expérimentale porte sur le « Calcul de la force exercée par un liquide au repos sur une surface » et sur le « Calcul des pertes de charges régulières et singulières dans un réseau hydraulique ». Ces TPs sont l’occasion d’introduire la prise en compte des incertitudes de mesure dans l’exploitation des résultats.

Cet enseignement couvre la dynamique des oscillations linéaires : oscillateurs à un degré de liberté (masse-ressort, pendule simple, circuit RLC), oscillations libres et amorties, oscillations forcées (régimes transitoire et permanent), résonance et facteur de qualité. Il introduit le concept de filtre mécanique/électrique, les oscillateurs couplés et les modes normaux (fréquences propres, formes modales), puis la propagation des vibrations transversales sur une corde et l’équation d’onde de d’Alembert. Les TD consolident la résolution des équations du mouvement et la résolution des équations différentielles associées, l’analyse fréquentielle et la condition de résonance, l’identification du facteur de qualité, l’étude d’oscillateurs couplés et la décomposition en modes. Les TP mettent en œuvre la caractérisation de la résonance (circuit RLC ou masse-ressort), la propagation d’un signal sur une corde vibrante (vitesse, ondes stationnaires, vérification de d’Alembert) ou encore l’étude de l’onde stationnaire.

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L’objectif de ce cours est d’apprendre à résoudre un problème de dynamique d’un système mécanique composé de plusieurs points ou d'un solide rigide. Pour cela, on introduit les outils de description de leur mouvement (cinématique, espaces des phases et des configurations, vecteur taux de rotation), le bilan des actions mécaniques (forces et moments, masse et moments d’inertie, torseurs cinétique et dynamique), le Principe Fondamental de la Dynamique et le théorème de l’énergie cinétique. Dans le cadre de la mécanique de plusieurs points matériels, on introduit les notions de systèmes conservatifs, dissipatifs et contraints. Dans le cadre de la dynamique de solides rigides, on apprend à paramétrer la position d’un solide, on revient sur les actions et graphes de liaison et les conditions de roulement sans glissement. On établit les lois de composition des vitesses et des accélérations entre deux repères. On étudie le problème de solides en rotation (effet gyroscopique, équilibrage).

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Cette unité d’enseignement a pour objectif de savoir déterminer les grandeurs électriques en régime établi dans un circuit linéaire comportant des sources sinusoïdales. Après avoir défini une grandeur sinusoïdale, on introduit la notion de phaseur pour la représenter. Dans le cas des bipôles linéaires passifs, on généralise la loi d’Ohm en définissant l’impédance ; le cas des bipôles élémentaires fait l’objet d’une étude approfondie. Les lois de Kirchhoff et les relations qui en découlent s’étendent aux phaseurs. Des exemples de circuits sont étudiés sous forme algébrique et graphique. On s’intéresse ensuite aux aspects énergétiques dans ces circuits en définissant la valeur efficace et en calculant les différentes puissances : active, réactive et apparente. On étudie également la notion de filtre linéaire. On commence par définir les différents types de filtres (passe-bas, passe-haut, passe-bande), leur réponse fréquentielle et leurs caractéristiques (bande passante, gain statique). La réponse fréquentielle est présentée sous forme de diagramme de Bode. On étudie quelques exemples de filtres passifs du premier ordre. La partie expérimentale porte sur la réalisation logicielle ou matérielle de circuits, la mesure et l’observation des grandeurs électriques à l’aide d’appareils dédiés, ainsi que sur les règles de connexion de ces appareils. Elle inclut la mesure d’amplitude, de déphasage et de bande passante, la détermination du type de filtre, et le tracé de la réponse fréquentielle d’un filtre sous forme de diagramme de Bode.

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Ce cours introduit les concepts fondamentaux de l’électromagnétisme en L2. Il couvre l’électrostatique (charges, densités, champ, force, potentiel), le flux électrique et le théorème de Gauss, ainsi que l’étude des condensateurs plans. La seconde partie aborde la magnétostatique : champ magnétique, théorème d’Ampère, force de Lorentz et mouvement d’une particule chargée dans des champs (E,B) permanents. Les cours magistraux fournissent le cadre conceptuel et mathématique, tandis que les TD permettent de développer les compétences de calcul, de représentation et d’interprétation des champs et potentiels. Les travaux pratiques permettent de mener des expérimentations sur l’électrostatique, la magnétostatique et les forces électromagnétiques.

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Ce cours aborde a pour objectif d'acquérir les notions de thermochimie et de la structure des molécules. La première partie de ce cours est consacrée à l'application du premier principe de la thermodynamique a des réactions chimiques. Le calcul des enthalpies de réactions à partir de données tabulées est abordé en utilisant la loi de Hess ou un cycle de Hess. Les diagrammes binaires liquide-vapeur et leurs applications sont également abordés. La deuxième partie de cours aborde la structure électronique des molécules en prolongeant ce qui a été abordé en première année sur la théorie des orbitales moléculaires. La construction des diagrammes dans le cas des molécules diatomiques homonucléaires et hétéronucléaire ainsi que la méthode des fragments sont abordées. Enfin dans une troisième partie, les étudiants sont sensibilisées à l'utilisation de la nomenclature systématique en chimie organique et à la détermination d'une structure en utilisant la spectroscopie IR et RMN du proton.

Cette unité d’enseignement a pour objectif de savoir déterminer les grandeurs électriques dans un circuit comportant un amplificateur, ainsi que d’identifier la fonction réalisée par un circuit utilisant un amplificateur opérationnel. On commence par définir la fonction d’un amplificateur et les différents types de gains qui le caractérisent, ce qui permet de définir les différents types d’amplificateurs idéaux. On présente brièvement les limites d’un amplificateur, notamment les notions de distorsion linéaire (bande passante) et non linéaire. On étudie plus en détail l’amplificateur de tension réel, dont on propose un circuit équivalent, et on montre les conditions nécessaires pour qu’il fonctionne comme un amplificateur idéal de tension. On présente ensuite l’amplificateur opérationnel et ses principales caractéristiques : gains de mode commun et différentiel, résistances d’entrée et de sortie. Enfin, on définit l’amplificateur opérationnel idéal comme un modèle simplifié, et on montre que sa fonction dépasse la simple amplification. En effet, grâce à la rétroaction (négative ou positive), il devient possible de réaliser une grande variété de fonctions linéaires et non linéaires. L’accent est mis sur les méthodes d’analyse de ces circuits en fonction du type de rétroaction. Divers exemples issus des structures les plus courantes viennent illustrer le cours. La partie expérimentale porte sur la réalisation logicielle ou matérielle de circuits à base d’amplificateurs, la mesure et l’observation des grandeurs électriques à l’aide d’appareils dédiés, ainsi que sur les règles de connexion de ces appareils. Ces manipulations permettent de valider les modèles théoriques et les méthodes d’analyse présentés en cours.

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Cette unité d’enseignement vise à savoir déterminer les grandeurs électriques dans un circuit comportant un dispositif semi-conducteur. Par une approche qualitative, on part de la physique décrivant ces matériaux pour aboutir aux caractéristiques des composants semi-conducteurs. On commence par définir les caractéristiques d’un matériau semi-conducteur et on explique le phénomène de conduction du courant. Après avoir introduit la notion de dopage, on réalise une analyse qualitative de la jonction PN. On met en évidence son comportement non linéaire et on explique la nature du courant en fonction de la polarisation de la jonction. On s’intéresse aussi à ses limites de fonctionnement : limitation du courant en polarisation directe et de la tension en polarisation inverse. On étudie ensuite la diode à jonction PN. On met en évidence la nécessité de modéliser la diode afin d’analyser le comportement et de calculer les grandeurs électriques dans un circuit comportant une diode. Plusieurs modèles sont proposés. On présente différentes applications de la diode. Enfin, on étudie le transistor. Différents types et technologies sont présentés. L’analyse de la conduction en fonction de la polarisation permet de définir les modes de fonctionnement du transistor. On présente les modèles utilisés selon le mode de fonctionnement. On expose brièvement les principales applications du transistor et les conditions de mise en œuvre. On étudie la polarisation du transistor en mode actif et la sensibilité du point de polarisation vis-à-vis de l’incertitude sur la valeur du gain. La partie expérimentale porte sur la réalisation logicielle ou matérielle de circuits incluant un dispositif semi-conducteur, la mesure et l’observation des grandeurs électriques à l’aide d’appareils dédiés, ainsi que les règles de connexion de ces appareils. Les mesures permettent de tracer les caractéristiques tension-courant de ces dispositifs et de déterminer les constantes qui caractérisent leur modèle.

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FRANÇAIS / FRENCH

On détermine les lois d’entrée-sortie (E/S) d'un mécanisme et les conditions de son bon fonctionnement et on analyse le flux d'énergie au sein d'un mécanisme. On apprend à valider/vérifier un critère d'un Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) et à dimensionner un actionneur dans une chaine cinématique en fonction d'une loi E/S et d'un critère de CdCF. On aborde la théorie des mécanismes, les chaines ouvertes et fermées, les notions d’hyperstatisme, de mobilité interne et utile, les liaisons équivalentes, ... On étudie les mécanismes de transformation de mouvements classiques, en particulier les réducteurs (boites à vitesses, trains épicyloidaux). On calcule les grandeurs énergétiques associées aux mécanismes (puissance et énergie cinétique, potentielle et mécanique) et on applique le théorème de l'énergie cinétique. La partie expérimentale sur SolidWorks et Méca3D porte sur : « Analyse et simulation de mécanismes, Validation d'un critère d'un CdCF », « Dimensionnement d'un actionneur: Comparaison méthode dynamique et énergétique »

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L’objectif de ce cours est d’apprendre à maîtriser les outils mathématiques et de comprendre les notions de champ de déplacement, de déformations et de contraintes permettant de décrire et analyser la mécanique de matériaux et structures élastiques linéaires isotropes soumises à des contraintes extérieures. On introduit pour cela des notions de calcul tensoriel et de calcul intégral, la géométrie des masses (moment d'inertie, centre de gravité, ...), les tenseurs de contrainte, de déformation, les différentes propriétés élastiques de ces matériaux, les différents types de contraintes extérieures et la loi de Hooke généralisée pour un matériau linéaire élastique isotrope. Les TP sont réalisés avec le logiciel de calcul par éléments finis COMSOL Multiphysics, pour mettre en pratique les notions vues en cours et visualiser la différence entre déplacement, déformation et contrainte.

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Cet enseignement consolide le cadre de la thermodynamique à l’équilibre abordé en Thermodynamique 1. Il développe la fonction entropie et l’identité thermodynamique, puis le second principe sous ses différentes formes. Les différentielles totales et les relations de Maxwell servent à relier grandeurs mesurables, du gaz parfait aux gaz réels, des liquides aux solides. Les potentiels (énergie libre de Helmholtz, enthalpie libre de Gibbs) sont présentés avec les critères de stabilité associés à leur concavité. Des liens sont faits avec la mécanique (élasticité), la chimie (réactions) ainsi qu’avec les transitions de phase de premier ordre.

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L’électrotechnique regroupe l’ensemble des techniques relatives aux applications pratiques des phénomènes électriques, magnétiques et électromagnétiques. Cette unité ne couvre pas les télécommunications ni les technologies de l’information, et elle s’intéresse principalement à la production, au transport/distribution et à l’utilisation de l’énergie électrique. Le contexte général concerne les circuits linéaires pour lesquels toutes les grandeurs sont supposées sinusoïdales. L’unité « électrocinétique 2 – circuit en régime sinusoïdal » constitue donc un prérequis. On commence par définir physiquement les différentes puissances (active, réactive, apparente) et le facteur de puissance, puis on établit leur lien avec la notion d’impédance. On énonce les relations entre ces puissances ainsi que leurs propriétés, notamment la conservation. L’amélioration du facteur de puissance par compensation de puissance réactive fait l’objet d’une étude particulière. On s’intéresse ensuite aux circuits triphasés. L’étude se limite aux circuits symétriques, pour lesquels on montre les avantages ainsi que les méthodes d’analyse. Enfin, on étudie les circuits magnétiques. Après avoir présenté les différents matériaux, en insistant plus particulièrement sur les ferromagnétiques, on établit un lien entre les grandeurs électriques et magnétiques permettant leur calcul approché. Une analogie avec les circuits électriques permet d’étudier des circuits magnétiques de géométrie complexe, notamment pour calculer leurs inductances. La partie expérimentale porte d’une part sur la mesure des puissances dans un circuit triphasé, avec un focus sur les méthodes de mesure et d’amélioration du facteur de puissance. D’autre part, des expériences sur un circuit magnétique simple mettent en évidence l’influence d’un entrefer sur les caractéristiques de ce circuit.

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Cet enseignement consolide le cadre de la thermodynamique à l’équilibre abordé en Thermodynamique 1. Il développe la fonction entropie et l’identité thermodynamique, puis le second principe sous ses différentes formes. Les différentielles totales et les relations de Maxwell servent à relier grandeurs mesurables, du gaz parfait aux gaz réels, des liquides aux solides. Les potentiels (énergie libre de Helmholtz, enthalpie libre de Gibbs) sont présentés avec les critères de stabilité associés à leur concavité. Des liens sont faits avec la mécanique (élasticité), la chimie (réactions) ainsi qu’avec les transitions de phase de premier ordre.

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Cette enseignement purement expérimental prolonge la formation de première année et explore des phénomènes liés aux cours de physique et de chimie de deuxième année. Les activités expérimentales de physique portent sur l’électromagnétisme (forces magnétiques, induction), les ondes (ultrasons, corde vibrante) et sur des expériences en thermodynamique et mécanique. Les activités expérimentales de chimie porte sur la synthèse de composés d'intérêt et sur la séparation de composés chimiques par extraction liquide-liquide et par colonne chromatographique. L'objectif de cette unité d'enseignement est d'approfondir la démarche expérimentale en relation avec les connaissances théoriques apprises, renforcer l'analyse critique et l'autonomie.

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Ce cours présente le second principe de la thermodynamique appliqué aux systèmes chimiques, avec un focus sur différentes variables d'état (entropie, énergie libre) et la façon d'obtenir celles-ci expérimentalement. Il introduit la thermodynamique des réactions de complexation et l’étude des équilibres associés. La stabilité des composés chimiques étudiés sera visualisée via l’analyse des diagrammes E/pH. Le cours traite également des équilibres couplés, mettant en lumière les interactions entre différentes réactions chimiques et leur influence réciproque sur les constantes d’équilibre.

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Cet enseignement vise à délivrer des notions avancées liées au tableau périodique des éléments. Ainsi, l'étude de certaines propriétés (acido-basiques; redox; électronégativités) des éléments et de leurs composés sera approfondie afin de rationaliser leurs tendances au sein du tableau périodique. Les éléments des blocs s et p seront étudiés de façon systématique, avec une ouverture en chimie industrielle. Ainsi, des applications en électrolyse, pour des piles et des accumulateurs pourront être vues. Enfin, l'étude des réacteurs ouverts sera initiée par l'exploration de leur cinétique chimique. La partie expérimentale porte sur la synthèse d'un métal à partir d'un minérai par hydrométallurgie et par électrolyse.

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Comprendre les règles de réactivité des composés contenant principalement du carbone, de l'azote et de l'hydrogène est l'objectif de ce cours. L'exemple des radicaux sera étudié. Les contrôles cinétique et thermodynamique seront explorés (postulat de Hammond), tout comme les différents types de sélectivités, afin d'essayer de prédire la réactivité de composés ensemble. Ce cours se focalisera ensuite sur l'étude des réactions de substitution et d'addition et abordera le cas des organomagnésiens. Il sera complété par l'étude de la théorie des orbitales moléculaires frontières comme argument de raisonnement pour justifier de la stabilité et de la réactivité des composés organiques. La partie expérimentale sont l'occasion d'aborder les techniques de synthèse organique : chauffage à reflux, essorage, lavage, ...

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Cet enseignement entraîne à conduire une démarche scientifique appliquée à une question précise, de l’énoncé à l’analyse critique des résultats. Il apprend à identifier les phénomènes et paramètres pertinents, à choisir et justifier les modèles (analyse dimensionnelle, lois, principes), à mobiliser les acquis de S1–S3 et des ressources externes, ainsi qu’à produire une synthèse écrite. Les TP, réalisés en petits groupes et adossés à des problèmes traités en TD, couvrent le cadrage expérimental, la mesure, l’estimation de paramètres, la confrontation modèle-données et l’analyse des écarts. Chaque TP se conclut par un rapport personnel structuré (objectif, modèle, données, comparaison, limites, pistes d’amélioration).

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Cet enseignement présente les concepts avancés de l’algèbre linéaire en mettant l’accent sur la résolution de problèmes aux valeurs propres. Il aborde également l’étude des suites et des séries, outils essentiels de l’analyse mathématique. Ce cours introduit les notions essentielles sur les suites et séries numériques et fonctionnelles : suites arithmétiques, géométriques et récurrentes, séries numériques (critères de convergence, séries alternées et complexes), séries de Taylor, séries entières avec leur rayon de convergence, ainsi que les séries trigonométriques et les développements de Fourier (égalité de Parseval). En parallèle, une partie est consacrée aux concepts avancés de l’algèbre linéaire et à leurs principales applications, avec un accent particulier sur la résolution de problèmes aux valeurs propres.

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Cet enseignement présente les principaux outils de l’analyse à plusieurs variables. Il introduit les notions fondamentales de différentielles et d’intégration à plusieurs variables, propose quelques prolongements tels que le développement limité, et illustre l’ensemble par des applications en physique. Cet enseignement présente les outils essentiels de l’analyse à plusieurs variables et leurs applications en physique. Il aborde continuité et différentielles pour des fonctions vectorielles, les problèmes d’extrémas, l’intégration en deux et trois dimensions avec théorèmes de Fubini et changements de variables, ainsi que le travail d’une force, les formes différentielles exactes et le théorème de Green-Riemann. Quelques notions complémentaires, comme le développement limité, sont également traitées.

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