Approfondissement de l'étude de contenus scientifiques et culturels de niveau C1. Poursuite de l'entraînement au debating, aux épreuves de concours d'entrée aux écoles d'ingénieurs, préparation aux certifications et à l'internationalisation.

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ANGLAIS / ENGLISH

Approfondissement de l'étude de contenus scientifiques et culturels de niveau C1. Poursuite de l'entraînement au debating, aux épreuves de concours d'entrée aux écoles d'ingénieurs, préparation aux certifications et à l'internationalisation.

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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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FRANÇAIS / FRENCH

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.

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FRANÇAIS / FRENCH

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.

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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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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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FRANÇAIS / FRENCH

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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FRANÇAIS / FRENCH

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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FRANÇAIS / FRENCH

Thematic study of scientific documents (C1 level) aimed at developing a solid scientific culture. Preparation for language certifications (TOEFL / CLUE) and for the GEI Univ entrance examination.Training in methods for writing a scientific report in English and preparation for the oral presentation of the report.

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ANGLAIS / ENGLISH

Thematic study of scientific documents (C1 level) aimed at developing a solid scientific culture. Preparation for language certifications (TOEFL / CLUE) and for the GEI Univ entrance examination.Training in methods for

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Les signaux étudiés dépendent d’une variable temporelle discrète. Les axes principaux du cours sont l’analyse fréquentielle via le périodogramme, d’une part, et le filtrage, d’autre part. On privilégie les questions pratiques soulevées par ces notions, notamment : Comment calculer pratiquement un périodogramme ? Comment l’interpréter ? Pour synthétiser un filtre passe-bas dans une application précise, doit-on choisir un filtre à réponse impulsionnelle finie ou un filtre rationnel récursif ? Dans chaque cas, comment calcule-t-on les coefficients du filtre ? Plus précisément, on présente la transformée de Fourier à temps discret et on envisage son calcul grâce à l’algorithme FFT. On définit ensuite la transformée en z ; l’inversion des fractions rationnelles en z par identification est expliquée. Enfin, on caractérise les fractions rationnelles associées à des filtres causaux et stables, que l’on réalise via des équations aux différences. Un TP complet permet d’appliquer toutes les notions et méthodologies, en traitant notamment le filtrage passe-bande d’un signal audio stationnaire.

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FRANÇAIS / FRENCH

On présente une méthodologie systématique pour intégrer les équations de Navier-Stokes établies précédemment afin de calculer des écoulements simples dans différentes configurations géométriques. La théorie de différents types de viscosimètres est établie par ce biais. On apprend à mener une analyse dimensionnelle (théorème Pi) et à tenir compte des lois de similitude. On établit le théorème d'Euler permettant le calcul de la force exercée par un écoulement de fluide parfait sur une paroi. On introduit des notions sur les écoulements compressibles de gaz idéaux et sur les ondes de choc normales. On établit les relations d'Hugoniot et de Saint-Venant pour calculer l’écoulement 1D de gaz idéal en tuyère de Laval. La partie expérimentale introduit à la rhéologie des fluides par des mesures de viscosité de liquides avec des viscosimètres capillaire et de Couette et met en pratique le calcul de la force de pression exercée par un jet liquide sur des éléments de turbine hydraulique (augets plan et hémisphérique).

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L’objectif de ce cours est d'introduire les outils mathématiques (analyse tensorielle, transformation d’intégrales multiples) et les représentations du mouvement d’un milieu continu (cinématique ; points de vue Lagrangien et Eulérien) et d'établir les équations de bilan de masse et de quantité de mouvement pour un tel milieu, solides ou fluides, à partir du théorème de Liebnitz-Reynolds. On construit la loi rhéologique des fluides visqueux Newtoniens et on établit les équations de Navier-Stokes. Après avoir introduit les conditions aux limites usuelles pour les écoulements de ces fluides, on intègre les équations de Navier-Stokes pour calculer les champs de vitesse et de contraintes dans un écoulement de Poiseuille.

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L’objectif est d’introduire la physique et la modélisation de base des 3 modes de transfert de chaleur (conduction, convection, rayonnement) et d’apprendre à intégrer l'équation de conduction 1D stationnaire et instationnaire et de présenter et faire utiliser les modélisations simplifiées de la conduction (analogie électrique, modèle d'ailette, bloc isotherme) pour traiter des problèmes thermiques simples. On introduit les lois de Fourier, de Newton et de Stefan-Boltzmann. On établit l’équation de conduction et l’équation des ailettes et on présente les conditions aux limites thermiques de 1ère, 2ème et 3ème espèce. On établit les différentes formes des résistances thermiques et on les utilise pour faire le bilan thermique d’un appartement. Les TP portent sur l'identification de propriétés thermophysiques de barres métalliques par conduction et la mise en œuvre de la méthode de l’analogie électrique pour des problèmes d’ailettes. Ces TP sont l’occasion de revenir sur le calcul des incertitudes.

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Cet enseignement poursuit l’étude de l’électromagnétisme en se concentrant sur la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide et leur interaction avec des conducteurs. Il introduit le modèle de l’onde plane progressive transversale sinusoïdale, permettant de caractériser la structure spatiale et temporelle des champs électriques et magnétiques associés. Les phénomènes liés à la rencontre avec un conducteur parfait sont analysés, notamment l’effet de peau, la réflexion et la formation d’ondes stationnaires. L’énergie électromagnétique et le vecteur de Poynting sont présentés pour relier la propagation des ondes aux transferts d’énergie. 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 des énergies.

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Après une introduction générale du lien entre structure cristalline et propriétés au travers d'exemples issus de la sciences des matériaux, de la physique, de l'archéométrie, des sciences de la Terre, ce cours aborde la structure des matériaux cristallisés. Les grandes notions de la cristallographie sont abordées : maille, motif, réseaux de Bravais, groupes ponctuels, groupes d'espace, projection stéréographique. La diffraction des rayons X est enfin présentée avec quelques exemples d'applications. Les TPs permettent de manipuler des logiciels de cristallographie afin de mieux appréhender la structure du cristal parfait et la diffraction sur poudre. Dans un second temps, ce cours aborde les diagrammes de phase binaires solide-liquide et ternaires, s'appuyant sur des exemples issus par exemple de la métallurgie ou de la verrerie. Les défauts (chimiques et physiques) sont étudiés pour comprendre leur impact sur les propriétés macroscopiques des matériaux (conductivité, élasticité). La théorie des bandes est décrite, afin d'étudier les propriétés optiques et électroniques des solides.

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Cet enseignement construit une vision unifiée des ondes mécaniques dans solides et fluides. Il part de l’équation d’onde issue des bilans masse–quantité de mouvement et des lois constitutives élastiques. Il distingue ondes longitudinales et transversales, établit les vitesses de propagation et l’impédance caractéristique, puis traite les solutions canoniques: ondes planes et sphériques. Les ondes sinusoïdales servent à définir vecteur d’onde, vitesses de phase et de groupe et diagrammes de dispersion. La propagation sur corde infinie introduit dispersion et aspects énergétiques. La corde finie met en évidence réflexion, transmission, ondes stationnaires et modes de résonance. En acoustique linéaire visqueuse, on déduit vitesse du son, l’atténuation et impédance. L’incidence oblique est étudiée via les conditions aux limites: lois de Snell-Descartes, formules de Fresnel et interférences de couches. Le rayonnement acoustique conclut avec sources monopolaire et dipolaire, la notion de champ proche/lointain, et la directivité

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Cet enseignement, également ouvert en option de mineure physique, introduit les bases mathématiques et physiques nécessaires à la formulation complète des équations de Maxwell et est nécessaire pour suivre convenablement l'étude de la propagation des ondes électromagnétiques. Il débute par un rappel des prérequis mathématiques, en particulier les systèmes de coordonnées, les opérateurs vectoriels et les théorèmes de Stokes et d’Ostrogradski. Elle développe ensuite la formulation locale des champs et potentiels électrostatiques et magnétostatiques, ainsi que l’équation de Poisson. Il aborde ensuite les champs et potentiels électromagnétiques en régime variable, le phénomène d’induction électromagnétique et l’écriture complète des équations de Maxwell. Les cours magistraux introduisent les concepts et les outils mathématiques, tandis que les TD sont consacrés à la mise en œuvre des méthodes de résolution et à l’entraînement aux calculs vectoriels.

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Cet enseignement apporte les bases théoriques de mécanique quantique sur lesquelles repose la spectroscopie atomique. Afin de comprendre l’origine et la probabilité des transitions électroniques et vibratoires, le cours introduit la description quantique de l'atome et détaille les termes spectroscopiques. La règle d’or de Fermi et les règles de sélection sont présentées. Le couplage spin-orbite est étudié comme interaction capable de modifier les niveaux d’énergie et influençant les spectres. Enfin, la notion de moment cinétique quantique est détaillée.

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Après une introduction générale du lien entre structure cristalline et propriétés au travers d'exemples issus de la sciences des matériaux, de la physique, de l'archéométrie, des sciences de la Terre, ce cours aborde la structure des matériaux cristallisés. Les grandes notions de la cristallographie sont abordées : maille, motif, réseaux de Bravais, groupes ponctuels, groupes d'espace, projection stéréographique. La diffraction des rayons X est enfin présentée avec quelques exemples d'applications. Les TPs permettent de manipuler des logiciels de cristallographie afin de mieux appréhender la structure du cristal parfait et la diffraction sur poudre. Dans un second temps, ce cours aborde les diagrammes de phase binaires solide-liquide et ternaires, s'appuyant sur des exemples issus par exemple de la métallurgie ou de la verrerie. Les défauts (chimiques et physiques) sont étudiés pour comprendre leur impact sur les propriétés macroscopiques des matériaux (conductivité, élasticité). La théorie des bandes est décrite, afin d'étudier les propriétés optiques et électroniques des solides.

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Ce cours prépare à la compréhension des transformations moléculaires en synthèse organique, en commençant par la nomenclature et l’identification des principales fonctions organiques. Il sera complété par l'étude de différentes réactions de substitution (radicalaire, nucléophile, électrophile) et d’addition (nucléophile, électrophile, hétérogène), appliquées à divers composés chimiques. L’enseignement met l’accent sur les mécanismes réactionnels, les facteurs électroniques et stériques influençant la réactivité des alcènes, alcynes, monovalents, divalents et aromatiques.

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Ce cours vise à introduire l'analyse chimique et cherche à rendre les étudiant.e.s capables de caractériser, qualitativement ou quantitativement, un (mélange de) composé(s) inconnu(s). Il les conduira à connaitre différentes méthodes de préparation d'échantillons. L'évaluation d'une technique, l'interprétation des résultats et leur critique sera développée par la formulation de notions statistiques importantes. Différentes techniques spectroscopiques seront étudiées, théoriquement et expérimentalement, afin de développer le catalogue de base des techniques d'analyse des étudiant.e.s. Enfin, différents champs d'application seront passés en revue. Les TP sont l'occasion de mettre en pratique des méthodes d'analyse vues en cours et de s'exercer aux statistiques et aux calculs d'incertitude afin de pouvoir critiquer des résultats expérimentaux.

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Les signaux étudiés dépendent d’une variable temporelle discrète. Les axes principaux du cours sont l’analyse fréquentielle via le périodogramme, d’une part, et le filtrage, d’autre part. On privilégie les questions pratiques soulevées par ces notions, notamment : Comment calculer pratiquement un périodogramme ? Comment l’interpréter ? Pour synthétiser un filtre passe-bas dans une application précise, doit-on choisir un filtre à réponse impulsionnelle finie ou un filtre rationnel récursif ? Dans chaque cas, comment calcule-t-on les coefficients du filtre ? Plus précisément, on présente la transformée de Fourier à temps discret et on envisage son calcul grâce à l’algorithme FFT. On définit ensuite la transformée en z ; l’inversion des fractions rationnelles en z par identification est expliquée. Enfin, on caractérise les fractions rationnelles associées à des filtres causaux et stables, que l’on réalise via des équations aux différences. Un TP complet permet d’appliquer toutes les notions et méthodologies, en traitant notamment le filtrage passe-bande d’un signal audio stationnaire.

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Cette unité d’enseignement est la suite de l’unité « automatique 1 – modélisation, analyse et identification des systèmes », qui est un prérequis. Elle la complète en se concentrant sur les aspects de commande des systèmes linéaires invariants, également étudiés au moyen de la transformée de Laplace. On présente l’architecture générale d’une commande en boucle fermée et on montre comment celle-ci permet de maintenir une grandeur physique proche d’une valeur de référence, indépendamment des perturbations ou des erreurs de modélisation. On définit les principaux critères de performance de la commande en boucle fermée (stabilité, précision et rapidité) et on montre que ces critères se quantifient par l’étude de la fonction de transfert en boucle ouverte. Enfin, on présente les régulateurs les plus couramment utilisés, leurs effets sur les performances de la commande, ainsi que quelques méthodes pour déterminer leurs caractéristiques, principalement basées sur l’approche fréquentielle. La partie expérimentale permet d’appliquer les concepts théoriques étudiés en cours, en utilisant comme support des systèmes réels ou simulés au moyen du logiciel Matlab-Simulink.

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Après quelques rappels sur les théorèmes couramment utilisés en électricité, le cours débute par l’étude en régime dynamique de la diode à jonction, c’est-à-dire en superposant le régime continu au régime sinusoïdal dans une application différente du redressement abordé dans l’unité d’enseignement « électronique 1 – composants de base de l’électronique ». L’objectif est de clarifier les domaines d’application entre électronique linéaire et non linéaire, ainsi que les applications petits et forts signaux, plus précisément les applications d’amplification ou de commutation des composants et circuits électroniques. Ensuite, on s’intéresse à la représentation quadripolaire, qui simplifie l’étude des circuits électriques et électroniques, avec notamment une application sur un circuit de filtrage passif à zéro de transmission, une des premières fonctions de l’électronique, également étudiée en travaux pratiques. La notion de circuits fonctionnant en amplification ou en commutation, autre fonction essentielle de l’électronique, s’approfondit avec l’étude de montages à transistor bipolaire. Une application pratique en TP permet de déterminer les grandeurs caractéristiques d’un amplificateur ainsi que ses limitations, y compris en fréquence. Les montages fondamentaux, bases de la conception des amplificateurs au sens large, sont présentés. Enfin, on étudie les montages et circuits à amplificateur opérationnel (AOP), considéré ici comme idéal, en complétant les applications linéaires et non linéaires au-delà des circuits vus précédemment.

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L’automatique est la science qui traite de la modélisation, de l’analyse, de l’identification et de la commande des systèmes dynamiques. Elle permet de commander un système sans intervention humaine tout en respectant un cahier des charges (rapidité, précision, stabilité…). Cette unité d’enseignement se concentre sur la modélisation, l’analyse et l’identification des systèmes linéaires invariants, en utilisant la transformée de Laplace. On commence par définir la transformation de Laplace ainsi que ses principales propriétés. On détermine la transformée des principaux signaux, et la transformée inverse s’obtient par identification à partir de transformées connues. On définit ensuite la notion de système linéaire invariant ainsi que la fonction de transfert qui le représente et permet d’étudier ses caractéristiques, notamment le gain statique et la stabilité asymptotique, cette dernière étant étudiée au moyen de différents critères. On se concentre ensuite sur l’étude détaillée des caractéristiques des systèmes du premier et du second ordre, tant du point de vue temporel que fréquentiel. La partie expérimentale permet d’appliquer les concepts théoriques étudiés en cours, en prenant comme support des systèmes réels ou simulés au moyen du logiciel Matlab-Simulink.

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Le cours expose tout d’abord ce qu’est la science des matériaux et ce qu’y change l’échelle nanométrique. On définit la nanoscience et la nanotechnologie et passe en revue les familles de nanomatériaux / voies de fabrication représentatives. On explique différentes méthodes de caractérisation (DRX, MEB, MET, AFM, spectroscopies) et on relie les mesures aux propriétés visées (mécaniques, optiques, électroniques, catalytiques). Le cours aborde aussi la matière molle, avec la capillarité, le mouillage en lien avec la texture et la chimie de surface. Les fluides complexes sont ensuite définis par leur microstructure (suspensions, polymères, gels) et leurs signatures rhéologiques (newtonien, loi de puissance, seuil). Le cours aborde enfin les matériaux granulaires, et traite des interactions entre particules (normales et tangentielles, collisions) des différents états de la matière « solide, liquide et gaz »de la statique et de la distribution des contraintes dans un silo (effet Janssen).

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Ce cours établit un cadre pour prévoir et mesurer des figures d’interférence et de diffraction, puis en déduire les performances d’un système d’imagerie. Il part du modèle d’onde électromagnétique plane et des lois de réflexion-réfraction. Il introduit superposition, cohérence spatiale, puis formalise la différence de marche. Les interférences à deux ondes sont étudiées sur des configurations réelles : irisations de films minces, franges de coin d’air et les anneaux de Newton, couches anti-reflet et miroirs diélectriques. La diffraction est traitée dans l’approximation de Fraunhofer pour une fente rectangulaire et une ouverture circulaire. Le pouvoir séparateur d’un instrument est établi et quantifié par le critère de Rayleigh. Les situations mêlant interférences et diffraction sont analysées pour relier contraste, largeur de lobe et résolution.

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Cet enseignement est une introduction à l’approche statistique en physique. Il formalise les notions clés de variable aléatoire et distributions, de l’entropie statistique et fait le lien avec la thermodynamique. Les ensembles sont présentés puis appliqués : micro-canonique (équilibres), canonique (équivalence des entropies, gaz classiques, distribution de Maxwell–Boltzmann, propriétés thermiques des gaz réels, vibrations atomiques et capacité calorifique des solides) et grand-canonique (adsorption, isotherme de Langmuir, gaz quantiques, électrons dans un métal, conduction). Le rayonnement thermique est traité via la distribution de Planck. La fin du cours couvre la description statistique du transport par marches aléatoires et l’équation de diffusion.

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Cet enseignement présente les concepts et expériences fondatrices de la physique quantique et relativiste : rappels de MQ, quelques éléments de cinématique relativiste, relation énergie–impulsion et invariants. Il introduit les particules élémentaires à travers des découvertes clés (électron, photon, effet Compton), les antiparticules et la classification leptons/quarks/hadrons/médiateurs. Il aborde les interactions et les schémas de désintégration (conservations). La partie nucléaire couvre la composition des noyaux, l’énergie de liaison et le modèle de la goutte liquide. La radioactivité et les réactions nucléaires sont traitées via la loi de décroissance, les filiations et la capture électronique, avec bilans énergétiques.

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Cet enseignement expérimental forme à mesurer, modéliser et valider des phénomènes physiques. Les thèmes traités sont : interférométrie de Michelson pour la mesure d’indices de réfraction de l’air et de liquides ; ondes à la surface de l’eau avec extraction de la relation de dispersion et séparation gravité/capillarité ; profil de vitesse en tube par PIV et loi de Poiseuille ; élasticité et dilatation thermique du cuivre sur machine de traction ; diffusion d’un colorant et mouvement brownien de nanoparticules, reliés par Stokes–Einstein ; simulation numérique du mouvement brownien et de l’équation de diffusion (Fick) en Python. Chaque TP couvre la calibration, l’acquisition, le traitement des données, l’estimation des paramètres et l’analyse d’incertitude, puis la confrontation modèle–données et la discussion des écarts. Compétences visées : conduite d’une chaîne de mesure fiable, choix et justification d’un modèle, analyse fréquentielle et temporelle, régression et propagation d’incertitudes, restitution écrite claire. Évaluations : rapport personnel à chaque TP (objectif, protocole, données, traitement, résultats, incertitudes, limites, améliorations) et notebook Python documenté pour la partie simulation. Une soutenance orale complète l’évaluation.

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Ce cours installe un cadre covariant pour décrire le temps, l’espace, le mouvement et les champs. Il part des limites de la mécanique classique et du rôle expérimental de la lumière, puis énonce les deux postulats d’Einstein. À partir d’eux, il dérive les transformations de Lorentz et en déduit la dilatation des durées, la contraction des longueurs, la perte de simultanéité et le décalage Doppler. La suite formalise l’espace-temps de Minkowski afin d’introduire événements, intervalles, cônes de lumière et temps propre. Cette géométrie motive l’usage des quadrivecteurs et de la rapidité, ce qui permet d’établir les lois de composition des vitesses et, par extension, des accélérations. Dans ce même formalisme, le quadrivecteur énergie-impulsion fournit un outil direct pour traiter collisions, réactions et seuils énergétiques. Sur cette base, la dynamique devient compacte : la quadriforce relie équations du mouvement et travail-énergie sans perdre l’invariance de Lorentz. L’électromagnétisme s’écrit alors proprement avec le quadripotentiel, le quadricourant et le tenseur de champ, ce qui met en évidence les invariants et la transformation des champs E et B. On relie enfin ces outils à des situations mesurables, comme la longévité des muons atmosphériques, la cinématique d’accélérateurs ou les corrections de synchronisation de systèmes type GPS.

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Cet enseignement approfondit la mécanique du point en situation de référentiels non galiléens. Après avoir rappelé les notions de référentiels et d’inertie, on étudie les effets cinématiques et dynamiques liés aux référentiels en translation et rotation non uniformes (forces d’inertie, accélération de Coriolis). Le théorème du moment cinétique est présenté, ainsi que son lien avec les forces centrales. Une application est faite à l’étude des mouvements planétaires et à la pesanteur.

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L’objectif de cette UE est de faire réaliser des longs travaux pratiques (mini-projets transverses) en mécanique des solides et des fluides permettant de mettre en œuvre les compétences numériques et/ou expérimentales acquises au cours de la Licence. Les thématiques suivantes seront abordées : l’optimisation de matériaux par intelligence artificielle, la conception mécanique et l’optimisation topologique, la vibration de structures en génie civil, le calcul de l’écoulement de gaz avec onde de choc dans une tuyère et/ou la simulation numérique de l’impact d’un jet sur une surface.

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Ce cours de résistance des matériaux a pour but d’analyser et dimensionner des structures simples à base de poutres. Il permet de revoir et d’acquérir les concepts fondamentaux (degré d’hyperstatisme, classification des structures, PFS, torseur de cohésion; détermination des efforts internes par la méthode de la coupure) et les méthodes de résolution analytique des structures isostatiques et hyperstatiques par les théorèmes énergétiques (Castigliano, Ménabréa, …) et la méthode des forces. On calcule les déformations et contraintes par les modèles de Timoshenko et Euler-Bernoulli, dans les cas de cisaillement et torsion de poutres et de treillis articulés. On utilise l’outil numérique RDM6 pour confronter la théorie (résultats obtenus par calculs manuels) et la simulation. La partie pratique porte sur la résolution de treillis par calcul manuel, par méthodes énergétiques, et sur la comparaison avec des résultats numériques obtenus avec un code d’éléments finis.

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On introduit les principes généraux de la mécanique des fluides numérique pour aborder le calcul d’applications pratiques : la convection naturelle dans une pièce et l’aérodynamique d'une aile d'avion. On présente des notions essentielles sur les méthodes de discrétisations et les algorithmes de résolution numériques des équations de conservation : méthodes de différences finies et volumes finis (erreurs de consistance), algorithmes itératifs pour les non linéarités (erreurs de convergence ; relaxation). On présente les phénomènes de convection naturelle et leur modélisation mathématique (approximation de Boussinesq) et on donne des notions d'aérodynamique : forces et coefficients de trainée et de portance, polaire d'une aile, phénoménologie en fonction du nombre de Reynolds. Une initiation au logiciel Ansys/Fluent est effectuée au travers d'une étude expérimentale portant sur la convection naturelle en cavité et sur l'aérodynamique autour d'un profil d'aile.

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L’objectif est de présenter les bases théoriques et numériques de la méthode des éléments finis appliquée à la MMC, depuis la formulation faible jusqu’à la résolution numérique. On rappelle la formulation faible des problèmes aux limites et le traitement des conditions aux limites de Dirichlet et de Neumann. L’accent est mis sur la construction du maillage, la discrétisation et l’utilisation des fonctions de forme en 1D et 2D, l’utilisation de la notation de Voigt, la construction des matrices élémentaires de masse et de raideur, l’assemblage global, la numérotation des degrés de liberté et la résolution matricielle. Les séances de TD et de TP permettent de mettre en pratique ces notions dans MATLAB à travers un projet continu portant sur la modélisation et la résolution d’un problème de plaque trouée à déplacement imposé. Durant ce projet sont effectués la génération et l’affichage des maillages triangulaires, le calcul des fonctions et matrices associées et l’assemblage global, jusqu’à la visualisation du maillage déformé.

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L'objectif de ce cours est de calculer les efforts internes de poutres et de treillis isostatiques. On étudie l’équilibre statique des poutres et on calcule les efforts internes par la méthode de la coupure. On détermine le degré d'hyperstatisme des structures barre et on calcule les efforts internes dans les treillis isostatiques. La partie pratique permet de faire une initiation à Matlab avec l'utilisation de sous-fonctions Matlab pour le calcul des poutres et de code pour le calcul de treillis, dans les cas isostatique et cas hyperstatique.

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L’objectif de ce cours est de comprendre les notions fondamentales de la mécanique des solides, d’analyser l’énergie de déformation et ses implications, de connaitre les principes variationnels pour résoudre des problèmes mécaniques et d’évaluer les conditions de rupture des matériaux. Pour cela, on fait des compléments sur les tenseurs des contraintes et des déformations et les équations d’équilibre. On établit la loi de Hooke généralisée et on définit les propriétés des matériaux élastiques anisotropes. On définit l’énergie de déformation, la thermodynamique de la déformation et la méthode des puissances virtuelles. On introduit les critères de rupture de Tresca et von Mises. La partie pratique est réalisée avec le logiciel COMSOL Multiphysics pour mettre en pratique les notions de cours et implémenter directement la formulation variationnelle à partir de l’énergie de déformation. Cela permet d’expérimenter la méthode des puissances virtuelles et d’observer l’influence du choix de l’énergie de déformation sur le modèle mécanique.

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L’objectif est d’apprendre à paramétrer un mécanisme à l’aide de coordonnées généralisées et à déterminer les équations du mouvement d’un système à plusieurs degrés de liberté par la méthode de Lagrange. On introduit la mécanique variationnelle et le principe de moindre action pour l’optimisation de paramètres fonctionnels sous contrainte. On détermine les actions de liaison à partir des multiplicateurs de Lagrange et on étudie la stabilité des mécanismes. Le cours permet de comparer différentes formulations des équations du mouvement (PFD, théorèmes énergétiques et principe des puissances virtuelles) et de définir les notions de liaisons holonomes/scléronomes et parfaites/réelles. La partie pratique porte sur la « Résolution d’un système masse–ressort à plusieurs degrés de liberté : construction du lagrangien et résolution numérique des équations » et sur l’« Application du principe des puissances virtuelles : détermination et comparaison des équations du mouvement d’un mécanisme simple par le PFD et les puissances virtuelles ».

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Les concepts clés nécessaires à la synthèse en chimie organique sont au coeur de cet enseignement. Est abordée en premier la notion de sélectivité des réactions, en relation avec la maximisation du rendement. Diverses stratégies de synthèse sont ensuite étudiées, incluant la protection/ déprotection de groupes fonctionnels. La réaction de Diels-Alder est présentée comme exemple clé de cycloaddition et la rétro-synthèse comme outil d'identification de stratégie de synthèse. Enfin, le cours couvre la synthèse de polymères organiques (polymérisation en chaîne et par étapes), mettant en lien structure et propriétés. Les travaux pratiques sont l'occasion d'aborder des nouvelles techniques de purification comme la distillation ou le Soxhlet et également d'aborder la problématique des choix de synthèse dans le cadre d'une chimie durable.

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Ce cours explore les fondements théoriques de diverses techniques spectroscopiques. La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est étudiée et appliquée à la détermination structurale de composés organiques. Les spectroscopies infrarouge (IR), Raman et micro-ondes illustrent l’analyse des transitions vibrationnelles et rotationnelles des molécules diatomiques et polyatomiques. Dans le cadre des transitions électroniques, les phénomènes de fluorescence et quenching sont explorés. Enfin le diagramme de Tanabé-Sugano est introduit afin d'aider à l'interpréation des spectres expérimentaux UV-visible de complexes chimiques. Les TP porteront sur l'analyse de molécules triatomiques simples par spectroscopies RMN et IR et sur l'étude d'un composé fluorescence et d'un ion.

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Ce cours propose un focus sur les macromolécules biologiques et synthétiques. Après une introduction aux molécules conjuguées (méthode de Hückel; signatures spectroscopiques), il aborde ensuite les polymères dans leur ensemble, notamment l’étude de leur structure, leur réticulation et leur caractérisation. Puis l’étude de biomolécules fondamentales (protéines, ADN, enzymes) illustrera les notions abordées, au travers de molécules du quotidien. Le cours introduit également en complément les cristaux liquides et les nanostructures moléculaires. Enfin, le métamorphisme moléculaire exemplifiera les transformations structurales sous conditions extrêmes. Les travaux pratiques sont l'occasion de pratiquer des exemples de synthèse macromoléculaires, et d'expérimenter des matériaux polymériques bio-inspirés ou bio-sourcés.

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Ce cours propose une introduction complète aux techniques chromatographiques utilisées en chimie analytique pour séparer et identifier des composés. Les principes fondamentaux sont abordés : séparation, temps de rétention, facteurs d’efficacité, de résolution. Les principales techniques sont étudiées en détail : chromatographie en phase gazeuse (GC), en phase liquide haute performance (HPLC) et chromatographie ionique. Le cours traite également des systèmes de détection associés : spectrométrie de masse, détection UV-Visible, fluorescence, ionisation de flamme et capture d’électrons. Les techniques chromatographiques de CPG et HPLC seront expérimentées, afin de caractériser des échantillons du quotidien. Une attention particulière est portée à la quantification de molécules et à l’optimisation des conditions analytiques.

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Ce cours explore la chimie de coordination à travers l’étude des structures des complexes (nomenclature, géométries, stéréochimie/isomérie), la thermodynamique de leur formation et la représentation de leur prédominance par diagrammes E–pL. Une introduction à la théorie du champ cristallin permettra de comprendre certaines propriétés des complexes, telle que leur magnétisme. Un volet de chimie organométallique abordera l’utilisation des réactifs organométalliques, ainsi que le rôle des métaux de transition en catalyse homogène. Les activités expérimentales portent sur la synthèse de complexes et l'étude de leurs propriétés optiques et de leurs stoechiométries.

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Ce cours prépare à la compréhension des transformations moléculaires en synthèse organique, en commençant par la nomenclature et l’identification des principales fonctions organiques. Il sera complété par l'étude de différentes réactions de substitution (radicalaire, nucléophile, électrophile) et d’addition (nucléophile, électrophile, hétérogène), appliquées à divers composés chimiques. L’enseignement met l’accent sur les mécanismes réactionnels, les facteurs électroniques et stériques influençant la réactivité des alcènes, alcynes, monovalents, divalents et aromatiques. Les activités expérimentales prolongent ce qui a été fait en deuxième année et ont pour objectif de former les étudiants à être autonome sur les techniques de synthèse et de caractérisation en chimie organique.

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Cet enseignement vise à étudier la relation entre transformations chimiques et passage de courant électrique. Il abordera en premier lieu les notions liées à la thermodynamique et à la conduction des solutions d'électrolytes. La théorie de Debye-Huckel, qui explique le comportement des électrolytes en solution, et la relation de Butler-Volmer, pour comprendre les phénomènes de transfert de charge, seront explicités et les régimes limités et mixtes étudiés. Ces connaissances seront contextualisées à travers des applications de titrage et de corrosion à des domaines variés. Enfin, le cours et les activités expérimentales aborderont les régimes stationnaire et non stationnaire, notamment l'utilisation d'électrode à disque tournant et d'ultramicroélectrode ainsi qu'un introduction à la voltampérométrie cyclique.

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Les systèmes embarqués regroupent l’ensemble des systèmes électroniques programmables. Cette unité d’enseignement se concentre sur les microcontrôleurs, largement utilisés dans de nombreuses applications. Après avoir présenté plusieurs exemples de systèmes intégrant des microcontrôleurs et identifié leurs critères de choix, nous introduisons les parties matérielles et logicielles de ces microcontrôleurs. Côté matériel, nous détaillons le fonctionnement des composants élémentaires tels que le processeur, la mémoire et les systèmes d’entrée/sortie. Pour la partie logicielle, nous présentons les environnements de développement (IDE) et les langages de programmation, en abordant aussi bien les langages bas niveau que haut niveau. Lors des séances de TD/TP, la mise en œuvre se fait avec l’écosystème Arduino, utilisant le microcontrôleur Arduino UNO, programmable en langage C. L’objectif est de fournir aux étudiants les connaissances nécessaires pour exploiter les fonctionnalités matérielles d’un microcontrôleur et développer leurs premiers programmes. L’utilisation des fonctionnalités matérielles passe par l’exploration des entrées/sorties numériques et analogiques, la conversion analogique-numérique et numérique-analogique, ainsi que la modulation de largeur d’impulsion. Le cours aborde également des protocoles de communication, notamment l’I2C. La notion d’événement est introduite avec la gestion des interruptions matérielles et logicielles. Toutes ces notions sont mises en pratique lors des séances de TD/TP, complétées par la réalisation d’un projet durant la période d’enseignement.

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Le cours de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) est consacré à la simulation de circuits d’électronique analogique à l’aide du logiciel libre PSPICE student 9.1. Il a pour objectif d’analyser et de concevoir, dans le cadre de travaux pratiques, l’ensemble des fonctions et circuits d’électronique analogique abordés en Licence, selon un ordre croissant de difficulté : pont de Wheatstone, filtres actifs et passifs d’ordre 1 et 2, circuits à diodes, alimentations à découpage, démodulateurs AM, amplificateurs à AOP, transistors NPN et FET, oscillateurs, contrôle automatique de gain, etc. Le cours aborde également les bases de la FFT pour l’analyse spectrale des signaux ainsi que l’étude de la sensibilité des grandeurs de sortie vis-à-vis de l’incertitude sur la valeur des composants. Cette unité permet à l’étudiant de se familiariser avec un premier logiciel de CAO électronique et d’adopter les réflexes d’analyse et de synthèse qui lui seront utiles pour la prise en main ultérieure de logiciels plus complexes et complets.

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L’électricité constitue la principale source d’énergie des sociétés industrialisées actuelles. La grande variabilité des appareils connectés au réseau, ainsi que la diversification croissante des sources d’énergie (notamment avec le développement des énergies renouvelables), impose d’adapter les sources et récepteurs au réseau commun auquel ils sont connectés, et de gérer les flux d’énergie entre eux de manière optimale. L’électronique de puissance répond à cette problématique. Ce domaine utilise des composants, principalement à base de semi-conducteurs, pour traiter l’énergie électrique. Ces composants sont assemblés pour former des convertisseurs statiques. Cette unité d’enseignement a pour objectif de faire connaître et savoir appliquer les principes de conception et de commande des convertisseurs statiques, de déterminer leurs caractéristiques et de dimensionner leurs principaux composants. On commence par définir le rôle des convertisseurs dans la chaîne de production, transport et utilisation de l’énergie électrique. On présente ensuite les principes généraux de l’électronique de puissance et les composants principalement utilisés. On étudie différents exemples de convertisseurs, parmi les plus courants, dans les catégories DC/DC, AC/DC et AC/AC. En fonction de leur structure et commande, on s’intéresse aux caractéristiques et à la qualité des formes d’ondes de tension et de courant, ainsi qu’à la réversibilité énergétique de ces convertisseurs. La partie expérimentale porte sur la réalisation, avec le logiciel Matlab-Simulink, d’une chaîne de conversion d’énergie. On étudie la génération des signaux de commande par conversion amplitude-durée, pour des commandes à rapport cyclique fixe ou variable (modulation de largeur d’impulsion).

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On commence par étudier un composant complémentaire au transistor bipolaire : le transistor à effet de champ (FET). On s’intéresse aux principaux montages, notamment fondamentaux, utilisés pour concevoir des amplificateurs (tension, courant, transrésistance et transconductance) et on détaille leurs propriétés. On présente une application du FET à travers l’étude d’un amplificateur différentiel, circuit de base de l’amplificateur opérationnel (AOP), en déterminant les grandeurs (gains en mode commun et différentiel) qui limitent les performances du composant. L’AOP réel est présenté, avec son schéma équivalent, ses limitations en fréquence et les conséquences sur le fonctionnement des circuits amplificateurs. Le circuit 741, standard dans les applications électroniques, est utilisé en TP. Les circuits à AOP s’appuient sur la rétroaction, dont on présente les principales propriétés via l’étude des circuits bouclés. On étudie aussi l’exploitation de l’instabilité possible dans ces circuits bouclés avec les oscillateurs sinusoïdaux entretenus, abordés également en TP. Les circuits issus de la rétroaction, tels que les circuits de remise en forme, astable, monostable et plus généralement à deux états, sont présentés et étudiés en TP. Enfin, on étudie en détail le circuit NE555, composant clé des temporisateurs et oscillateurs à fréquence contrôlée par tension continue, et on le caractérise expérimentalement.

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Les signaux étudiés dépendent d’une variable temporelle continue. Dans ce cadre, on propose des méthodologies classiques appliquées à des contextes variés (radar, parole, mécanique, communications numériques, etc.). On sensibilise les étudiants à la transmission des signaux (modulations), à l’analyse fréquentielle et aux (pré)-traitements comme le filtrage. On présente des outils mathématiques nouveaux pour les étudiants : convolution, transformée de Fourier, transformée de Laplace. Les propriétés sont systématiquement illustrées par des exemples. Dans un second temps, on construit la notion de filtrage à temps continu, en mettant l’accent sur les filtres rationnels causaux et stables. Lors de deux séances de travaux pratiques, les étudiants appliquent toutes les notions étudiées à un problème de synthèse de filtre passe-bas de Butterworth.

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Cette unité d’enseignement constitue la suite de l’unité « électrotechnique 1 – bases de l’électrotechnique », qui est un prérequis. Elle se consacre à l’étude des dispositifs électromagnétiques utilisés pour la production, le transport ou la conversion de l’énergie électrique. On commence par étudier le transformateur, en partant des phénomènes physiques qui expliquent son fonctionnement jusqu’à l’établissement de son modèle électrique équivalent. On analyse la caractéristique courant-tension et le bilan énergétique du transformateur. On étudie ensuite le principe de conversion électromécanique au travers des machines tournantes triphasées à courants alternatifs. Comme pour le transformateur, on part des phénomènes physiques pour aboutir à un modèle électrique équivalent, qui permet de prédire les caractéristiques de ces machines. La partie expérimentale porte sur l’étude d’un transformateur et d’une machine tournante. La mesure des puissances lors de différents essais permet d’obtenir les caractéristiques du modèle équivalent. On réalise ensuite des mesures sur le dispositif en charge, qui sont comparées aux prédictions du modèle.

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Le but de ce cours est d’étudier l’électronique numérique programmable sur des circuits de type FPGA (Field Programmable Gate Array), en commençant par un rappel sur les circuits combinatoires et séquentiels pour aboutir aux circuits programmables (PLD, CPLD et FPGA). Ce cours aborde également le langage de description matériel VHDL, utilisé pour programmer les circuits sur FPGA. Les différents types de description sont présentés : description comportementale, description par flux de données, et enfin description structurelle ou hiérarchique. Durant les séances de TD/TP, les étudiants ont l’occasion d’effectuer des simulations temporelles sur le logiciel « Vivado Design Suite », dédié aux cartes FPGA de type Xilinx. Sur ce même logiciel, ils décrivent et implémentent des circuits numériques combinatoires et séquentiels en utilisant le langage VHDL : additionneur, compteur/décompteur binaire et décimal, conversion BCD vers 7 segments, clignotement de LED, diviseur de fréquence.

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Cet enseignement apporte les bases théoriques de mécanique quantique sur lesquelles repose la spectroscopie atomique. Afin de comprendre l’origine et la probabilité des transitions électroniques et vibratoires, le cours introduit la description quantique de l'atome et détaille les termes spectroscopiques. La règle d’or de Fermi et les règles de sélection sont présentées. Le couplage spin-orbite est étudié comme interaction capable de modifier les niveaux d’énergie et influençant les spectres. Enfin, la notion de moment cinétique quantique est détaillée.

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Ce cours prépare à la compréhension des transformations moléculaires en synthèse organique, en commençant par la nomenclature et l’identification des principales fonctions organiques. Il sera complété par l'étude de différentes réactions de substitution (radicalaire, nucléophile, électrophile) et d’addition (nucléophile, électrophile, hétérogène), appliquées à divers composés chimiques. L’enseignement met l’accent sur les mécanismes réactionnels, les facteurs électroniques et stériques influençant la réactivité des alcènes, alcynes, monovalents, divalents et aromatiques.

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Ce cours vise à introduire l'analyse chimique et cherche à rendre les étudiant.e.s capables de caractériser, qualitativement ou quantitativement, un (mélange de) composé(s) inconnu(s). Il les conduira à connaitre différentes méthodes de préparation d'échantillons. L'évaluation d'une technique, l'interprétation des résultats et leur critique sera développée par la formulation de notions statistiques importantes. Différentes techniques spectroscopiques seront étudiées, théoriquement et expérimentalement, afin de développer le catalogue de base des techniques d'analyse des étudiant.e.s. Enfin, différents champs d'application seront passés en revue. Les TP sont l'occasion de mettre en pratique des méthodes d'analyse vues en cours et de s'exercer aux statistiques et aux calculs d'incertitude afin de pouvoir critiquer des résultats expérimentaux.

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Cette unité d’enseignement est la suite de l’unité « automatique 1 – modélisation, analyse et identification des systèmes », qui est un prérequis. Elle la complète en se concentrant sur les aspects de commande des systèmes linéaires invariants, également étudiés au moyen de la transformée de Laplace. On présente l’architecture générale d’une commande en boucle fermée et on montre comment celle-ci permet de maintenir une grandeur physique proche d’une valeur de référence, indépendamment des perturbations ou des erreurs de modélisation. On définit les principaux critères de performance de la commande en boucle fermée (stabilité, précision et rapidité) et on montre que ces critères se quantifient par l’étude de la fonction de transfert en boucle ouverte. Enfin, on présente les régulateurs les plus couramment utilisés, leurs effets sur les performances de la commande, ainsi que quelques méthodes pour déterminer leurs caractéristiques, principalement basées sur l’approche fréquentielle. La partie expérimentale permet d’appliquer les concepts théoriques étudiés en cours, en utilisant comme support des systèmes réels ou simulés au moyen du logiciel Matlab-Simulink.

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Après quelques rappels sur les théorèmes couramment utilisés en électricité, le cours débute par l’étude en régime dynamique de la diode à jonction, c’est-à-dire en superposant le régime continu au régime sinusoïdal dans une application différente du redressement abordé dans l’unité d’enseignement « électronique 1 – composants de base de l’électronique ». L’objectif est de clarifier les domaines d’application entre électronique linéaire et non linéaire, ainsi que les applications petits et forts signaux, plus précisément les applications d’amplification ou de commutation des composants et circuits électroniques. Ensuite, on s’intéresse à la représentation quadripolaire, qui simplifie l’étude des circuits électriques et électroniques, avec notamment une application sur un circuit de filtrage passif à zéro de transmission, une des premières fonctions de l’électronique, également étudiée en travaux pratiques. La notion de circuits fonctionnant en amplification ou en commutation, autre fonction essentielle de l’électronique, s’approfondit avec l’étude de montages à transistor bipolaire. Une application pratique en TP permet de déterminer les grandeurs caractéristiques d’un amplificateur ainsi que ses limitations, y compris en fréquence. Les montages fondamentaux, bases de la conception des amplificateurs au sens large, sont présentés. Enfin, on étudie les montages et circuits à amplificateur opérationnel (AOP), considéré ici comme idéal, en complétant les applications linéaires et non linéaires au-delà des circuits vus précédemment.

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L’automatique est la science qui traite de la modélisation, de l’analyse, de l’identification et de la commande des systèmes dynamiques. Elle permet de commander un système sans intervention humaine tout en respectant un cahier des charges (rapidité, précision, stabilité…). Cette unité d’enseignement se concentre sur la modélisation, l’analyse et l’identification des systèmes linéaires invariants, en utilisant la transformée de Laplace. On commence par définir la transformation de Laplace ainsi que ses principales propriétés. On détermine la transformée des principaux signaux, et la transformée inverse s’obtient par identification à partir de transformées connues. On définit ensuite la notion de système linéaire invariant ainsi que la fonction de transfert qui le représente et permet d’étudier ses caractéristiques, notamment le gain statique et la stabilité asymptotique, cette dernière étant étudiée au moyen de différents critères. On se concentre ensuite sur l’étude détaillée des caractéristiques des systèmes du premier et du second ordre, tant du point de vue temporel que fréquentiel. La partie expérimentale permet d’appliquer les concepts théoriques étudiés en cours, en prenant comme support des systèmes réels ou simulés au moyen du logiciel Matlab-Simulink.

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Cet enseignement en option de mineure physique poursuit l’étude de l’électromagnétisme en se concentrant sur la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide et leur interaction avec des conducteurs. Il introduit le modèle de l’onde plane progressive transversale sinusoïdale, permettant de caractériser la structure spatiale et temporelle des champs électriques et magnétiques associés. Les phénomènes liés à la rencontre avec un conducteur parfait sont analysés, notamment l’effet de peau, la réflexion et la formation d’ondes stationnaires. L’énergie électromagnétique et le vecteur de Poynting sont présentés pour relier la propagation des ondes aux transferts d’énergie. 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 des énergies.

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Cet enseignement construit une vision unifiée des ondes mécaniques dans solides et fluides. Il part de l’équation d’onde issue des bilans masse–quantité de mouvement et des lois constitutives élastiques. Il distingue ondes longitudinales et transversales, établit les vitesses de propagation et l’impédance caractéristique, puis traite les solutions canoniques: ondes planes et sphériques. Les ondes sinusoïdales servent à définir vecteur d’onde, vitesses de phase et de groupe et diagrammes de dispersion. La propagation sur corde infinie introduit dispersion et aspects énergétiques. La corde finie met en évidence réflexion, transmission, ondes stationnaires et modes de résonance. En acoustique linéaire visqueuse, on déduit vitesse du son, l’atténuation et impédance. L’incidence oblique est étudiée via les conditions aux limites: lois de Snell-Descartes, formules de Fresnel et interférences de couches. Le rayonnement acoustique conclut avec sources monopolaire et dipolaire, la notion de champ proche/lointain, et la directivité

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Cet enseignement, également ouvert en option de mineure physique, introduit les bases mathématiques et physiques nécessaires à la formulation complète des équations de Maxwell et est nécessaire pour suivre convenablement l'étude de la propagation des ondes électromagnétiques. Il débute par un rappel des prérequis mathématiques, en particulier les systèmes de coordonnées, les opérateurs vectoriels et les théorèmes de Stokes et d’Ostrogradski. Elle développe ensuite la formulation locale des champs et potentiels électrostatiques et magnétostatiques, ainsi que l’équation de Poisson. Il aborde ensuite les champs et potentiels électromagnétiques en régime variable, le phénomène d’induction électromagnétique et l’écriture complète des équations de Maxwell. Les cours magistraux introduisent les concepts et les outils mathématiques, tandis que les TD sont consacrés à la mise en œuvre des méthodes de résolution et à l’entraînement aux calculs vectoriels.

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On présente une méthodologie systématique pour intégrer les équations de Navier-Stokes établies précédemment afin de calculer des écoulements simples dans différentes configurations géométriques. La théorie de différents types de viscosimètres est établie par ce biais. On apprend à mener une analyse dimensionnelle (théorème Pi) et à tenir compte des lois de similitude. On établit le théorème d'Euler permettant le calcul de la force exercée par un écoulement de fluide parfait sur une paroi. On introduit des notions sur les écoulements compressibles de gaz idéaux et sur les ondes de choc normales. On établit les relations d'Hugoniot et de Saint-Venant pour calculer l’écoulement 1D de gaz idéal en tuyère de Laval. La partie expérimentale introduit à la rhéologie des fluides par des mesures de viscosité de liquides avec des viscosimètres capillaire et de Couette et met en pratique le calcul de la force de pression exercée par un jet liquide sur des éléments de turbine hydraulique (augets plan et hémisphérique).

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L’objectif de ce cours est d'introduire les outils mathématiques (analyse tensorielle, transformation d’intégrales multiples) et les représentations du mouvement d’un milieu continu (cinématique ; points de vue Lagrangien et Eulérien) et d'établir les équations de bilan de masse et de quantité de mouvement pour un tel milieu, solides ou fluides, à partir du théorème de Liebnitz-Reynolds. On construit la loi rhéologique des fluides visqueux Newtoniens et on établit les équations de Navier-Stokes. Après avoir introduit les conditions aux limites usuelles pour les écoulements de ces fluides, on intègre les équations de Navier-Stokes pour calculer les champs de vitesse et de contraintes dans un écoulement de Poiseuille.

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L’objectif est d’introduire la physique et la modélisation de base des 3 modes de transfert de chaleur (conduction, convection, rayonnement) et d’apprendre à intégrer l'équation de conduction 1D stationnaire et instationnaire et de présenter et faire utiliser les modélisations simplifiées de la conduction (analogie électrique, modèle d'ailette, bloc isotherme) pour traiter des problèmes thermiques simples. On introduit les lois de Fourier, de Newton et de Stefan-Boltzmann. On établit l’équation de conduction et l’équation des ailettes et on présente les conditions aux limites thermiques de 1ère, 2ème et 3ème espèce. On établit les différentes formes des résistances thermiques et on les utilise pour faire le bilan thermique d’un appartement. Les TP portent sur l'identification de propriétés thermophysiques de barres métalliques par conduction et la mise en œuvre de la méthode de l’analogie électrique pour des problèmes d’ailettes. Ces TP sont l’occasion de revenir sur le calcul des incertitudes.

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Ce cours a pour objectif de permettre aux étudiants de manipuler les suites et séries afin de les appliquer à l'étude des phénomène physico-chimiques et des les initier aux transformées de Fourier.

Lors de ce projet disciplinaire, les étudiants sont amenés à réinvestir les connaissances et les compétences qu'ils ont acquis tout au long de leur licence pour répondre à une problématique expérimentale de leur choix en lien avec leur domaine disciplinaire de spécialité. Le but de ce projet est d'amener les étudiants à travailler en équipe en étant encadrés par un enseignant spécialiste de la problématique choisie.

Ce cours vise quatre objectifs principaux : (i) transmettre quelques connaissances de base sur les urgences environnementales (ii) illustrer les débats et les controverses scientifiques et politiques autour des manières d’agir sur des cas spécifiques (iii) questionner le rôle et les apports de la recherche scientifique, (iv) aborder le rôle et le positionnement des chercheurs et chercheuses en les questionnant à travers différents principes de la pratique scientifique : (im)partialité et objectivité, neutralité et engagement, rigueur, pluridisciplinarité.. L’enjeu est d’exercer les étudiant.es à approfondir ou à questionner leurs connaissances, à trouver des points de repère dans les débats, à formuler des argumentations et à confronter des points de vue.