Physique générale 1

Le cours LBIR1121 est un prérequis pour le cours LBIR1122.

Il est supposé que l'étudiant (1) a une connaissance suffisante de la langue française lui permettant de suivre ou d'exposer sans ambiguïté un discours structuré, oral ou écrit, (2) maîtrise les outils mathématiques de base tels que l'algèbre linéaire, les notions de géométrie, trigonométrie, vecteurs, calcul différentiel et notions de calcul intégral, (3) est familiarisé avec les représentations graphiques, y compris dans l'espace à 3 dimensions.

Ce cours vise à présenter les notions fondamentales de la physique en vue de leur utilisation dans le domaine de la bioingénierie au sens large. En particulier, les thèmes suivants sont abordés : 

Mécanique :

Principes de Newton, statique des forces, cinématique, dynamique de l'objet ponctuel, travail et énergie, dynamique d'un système de particules, mouvement de rotation du solide indéformable, gravitation universelle, oscillations mécaniques, unités et dimensions, calcul d'erreurs

a.     Contribution de l'activité au référentiel AA (AA du programme)

B.1.1, B.1.4, B.1.5

b.     Formulation spécifique pour cette activité des AA du programme

Au terme du cours, l'étudiant sera capable de : 

• Comprendre les lois fondementales de la mécanique
• Manipuler les outils mathématiques de base de la physique générale (analyse dimensionnelle, vecteurs, calcul diffrentiel et intégral)
• Modéliser des systèmes physiques en suivant un raisonnement rigoureux et formalisé au travers d'équations mathématiques
• Convertir un énoncé littéral de physique générale en équations mathématiques et inversément
• Identifier les données pertinentes et non pertinentes pour la résolution d'un problème de physique simple
• Transposer les concepts théoriques de la physique a des problèmes concrets ayant trait au domaine de la bioingénierie

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».

L'examen est uniquement écrit. Bien qu'il soit principalement axé sur la résolution de problèmes, il comprend également des questions de raisonnement, notamment de type "vrai ou faux " ou "choix multiples", le tout couvrant l'ensemble de la matière vue au cours. Les problèmes sont du même niveau que ceux traités aux séances d'exercices et aux monitorats. Par ailleurs, dans le courant du quadrimestre, une interrogation écrite (avec des questions du même style que celles de l'examen) et un ou plusieurs devoir(s) sont obligatoires et contribuent à la formation de la note finale.

L'ensemble de la matière est exposé au cours théorique via des diapositives et notes au tableau. Les concepts fondamentaux sont illustrés via des applications concrètes et des illustrations directes et multimédia.

Les exercices jouent un rôle essentiel pour la compréhension du cours théorique et constituent notamment une préparation à l'expérimentation en laboratoire et à la résolution de problèmes concrets contextualisés à la bioingénierie. Une attention particulière est donnée aux illustrations et applications en référence à ce domaine (par ex., les machines agricoles, la biophysique, la géophysique, etc.). Ces exercices permettront à cet égard la mise en contexte de la plupart des concepts théoriques sur base de problèmes concrets auxquels le bioingénieur sera confronté au long de sa formation et dans sa vie professionnelle.

Organisation des travaux dirigés : Les séances d'exercices sont obligatoires. La préparation de ces séances est exigée. L'étudiant dispose des informations lui permettant de les préparer. Il est susceptible d'être interrogé en début de séance sur cette préparation. L'étudiant reçoit également une liste de problèmes qu'il doit tenter de résoudre pour la séance suivante. Il est susceptible d'être appelé à exposer au tableau l'un des problèmes proposés ou d'être interrogé sur la matière de la séance précédente. Des mini-devoirs sont susceptibles d'être demandés et notés. Des monitorats sont organisés à dates et heures fixées. Conseils d'étude : La règle d'or est bien sûr un travail continu. Il est important que l'étudiant fasse régulièrement lui-même des exercices sans se contenter de lire des exercices résolus.

Mécanique : Eléments de mécanique générale, rappel de calcul vectoriel, unités et dimensions, principes fondamentaux, cinématique, dynamique du point (chute libre et vitesse limite, mouvement d'un projectile), travail et énergie (centrales hydroélectriques), statique et dynamique des systèmes (propulsion et freinage des avions, machines agricoles, dynamique d'un bras en flexion), mouvements oscillatoires,  gravitation (orbite d'un satellite, marée), erreurs de mesure.

L'ouvrage de base suivi dans le cours est le livre de Physique de Harris Benson, édition De Boeck Université. Ce livre sera également utilisé pour le programme de physique de la deuxième année du baccalauréat. Les diapositives du cours et notes complémentaires sur certaines parties, des exercices complémentaires seront mis à la disposition des étudiants.

L'utilisation d'une calculatrice scientifique est requise pour tous les travaux pratiques et les séances d'exercices, ainsi que pour l'examen.