La physique
La physique a pour objet l'observation, la modélisation et la prévision des phénomènes naturels et artificiels, mettant en jeu la matière et l'énergie. Elle cherche à dégager des lois fondamentales, à partir desquelles pourraient être décrits tous ces phénomènes (très variés). Elle met en oeuvre une démarche logique et rigoureuse, en un incessant va-et-vient entre la théorie et l'expérience, au cours desquels des hypothèses sont proposées, puis validées ou infirmées, remises en cause ou affinées. L'enseignement de cette science en classes préparatoires propose d'initier les élèves à une telle démarche, avec une solide formation théorique complétée d'expériences de cours, de travaux pratiques et desTravaux d'Initiative Personnels Encadrés (TIPE).
La physique s'appuie sur un formalisme mathématique important, puisqu'elle propose par nature une description quantitative, avec des mesures et des données chiffrées, et des relations algébriques ou sous forme d'équations différentielles ou aux dérivées partielles, régissant l'évolution d'une variable d'un système (longueur, température, tension, ...) en fonction d'autres variables. Cependant, la physique ne se réduit pas à des formules. A partir d'elles, il s'agit surtout de saisir la portée des grands principes physiques et de comprendre le phénomène sous-jacent à décrire ou à prévoir. C'est le fameux « sens physique », qu'on acquiert au fur et à mesure des études en confrontant la théorie aux résultats de l'expérience. La physique, c'est avant tout des idées, un sens poussé de l'observation, de l'analyse et de synthèse et le contact avec la matière et des systèmes techniques !
Outre les mathématiques, la physique est en lien étroit avec d'autres disciplines, à commencer par la chimie, qui s'intéresse plus spécifiquement à la description des molécules (agencement d'atomes), à la formation/synthèse et à leur réactivité. Les cours de physique sont aussi en relation avec les sciences de l'ingénieur (comment comprendre le fonctionnement d'un moteur électrique si on n'a pas étudié l'électromagnétisme ou un bras de robot si on ne maîtrise pas la mécanique des solides, ou un moteur à combustion interne si on ne connaît pas les premier et second principes de la thermodynamique ?) et l'informatique (pour des équations trop complexes, en général non linéaires, ne pouvant être résolues analytiquement). Là encore, ce lien est perceptible dans la formation de physique dispensée en CPGE (cours communs, TP d'informatique appliquée à la physique, TIPE, ...)
Durant les deux années de classes préparatoires, on aborde, selon les filières, différents champs de la physique classique (non relativiste et non quantique), et notamment :
La physique s'appuie sur un formalisme mathématique important, puisqu'elle propose par nature une description quantitative, avec des mesures et des données chiffrées, et des relations algébriques ou sous forme d'équations différentielles ou aux dérivées partielles, régissant l'évolution d'une variable d'un système (longueur, température, tension, ...) en fonction d'autres variables. Cependant, la physique ne se réduit pas à des formules. A partir d'elles, il s'agit surtout de saisir la portée des grands principes physiques et de comprendre le phénomène sous-jacent à décrire ou à prévoir. C'est le fameux « sens physique », qu'on acquiert au fur et à mesure des études en confrontant la théorie aux résultats de l'expérience. La physique, c'est avant tout des idées, un sens poussé de l'observation, de l'analyse et de synthèse et le contact avec la matière et des systèmes techniques !
Outre les mathématiques, la physique est en lien étroit avec d'autres disciplines, à commencer par la chimie, qui s'intéresse plus spécifiquement à la description des molécules (agencement d'atomes), à la formation/synthèse et à leur réactivité. Les cours de physique sont aussi en relation avec les sciences de l'ingénieur (comment comprendre le fonctionnement d'un moteur électrique si on n'a pas étudié l'électromagnétisme ou un bras de robot si on ne maîtrise pas la mécanique des solides, ou un moteur à combustion interne si on ne connaît pas les premier et second principes de la thermodynamique ?) et l'informatique (pour des équations trop complexes, en général non linéaires, ne pouvant être résolues analytiquement). Là encore, ce lien est perceptible dans la formation de physique dispensée en CPGE (cours communs, TP d'informatique appliquée à la physique, TIPE, ...)
Durant les deux années de classes préparatoires, on aborde, selon les filières, différents champs de la physique classique (non relativiste et non quantique), et notamment :
- la mécanique du point, des systèmes de points et du solide (ex : étude du mouvement des satellites et des astres en général, trajectoires balistiques, turbines en rotation autour d'un axe fixe, ...)
- la mécanique des fluides (écoulement d'eau ou d'air autour d'obstacles et de véhicules, viscosité des fluides réels, modélisations 1D de systèmes mettant en jeu les fluides, comme les tuyères, les turbines, les moteurs-fusées, ...)
- l'optique (ex : étude des systèmes optiques centrés à base de lentilles et de miroirs, diffraction, interférométrie, polarisation de la lumière, ...)
- la thermodynamique (ex : application aux machines thermiques comme les moteurs, les pompes à chaleur, les centrales thermiques, étude des changements d'état, éléments de théorie cinétique des gaz, diffusion thermique...)
- l'électrocinétique (ex : étude des circuits à base de résistors, condensateurs, bobines, étude des filtres, principes de base des télécommunications...)
- l'électrotechnique (ex : moteurs électriques, transformateurs...)
- l'électromagnétisme (ex : émission/réception d'ondes électromagnétiques, interaction et propagation dans les milieux matériels, couleur bleue du ciel, induction électromagnétique, principe d'un four à micro-ondes ...)
- la physique des ondes (ex : ondes sonores dans les fluides, vibrations d'une corde et application aux instruments de musique à corde ou à vent, ondes sismiques...)
