Catégorie : Cours UP

Cours UP

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045006 L’énergie dans tous ses états

  • Dates des cours : 5mars-12mars-19mars-26mars-2avr-9avr
  • Heure de début du cours : 10:00
  • Heure de fin du cours : 12:00
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Bernard REMAUD

Bernard REMAUD

L’énergie est au cœur des préoccupations actuelles car elle joue un rôle dominant dans nos vies de tous les jours, mais aussi car elle conditionne l’évolution de notre civilisation technique et industrielle, voire l’évolution de la planète Terre. C’est un concept complexe malgré son apparente simplicité ; il a fallu des siècles pour que les scientifiques l’appréhendent dans sa totalité et déterminent les lois physiques qui la gouvernent. En particulier, comme l’énergie a un caractère multiforme, la notion de bilan est centrale -mais complexe- pour aborder nos problèmes actuels.

Le cours se propose d’exposer les grandes lignes de notre savoir actuel sur l’énergie, sans développements mathématiques complexes, avec une mise en perspective historique. On étudiera les différentes technologies en cours ou à créer pour disposer de sources d’énergie pérennes. Le cours permettra aussi de comprendre le rôle de l’énergie dans les théories modernes de l’infiniment petit et de l’infiniment grand.

Plus précisément, le cours traitera des thèmes suivants :

  • L’émergence du concept d’énergie et de sa mesure dans l’histoire des Sciences.
  • Les sources des différentes formes d’énergie dans l’infiniment petit (les forces fondamentales, l’agitation moléculaire, l’énergie du vide…).
  • Les différentes formes d’énergie à notre échelle et leurs transformations réciproques ; les principales technologies de « production » d’énergie, leurs principes de fonctionnement, leurs rendements,… Les énergies du futur : photovoltaïque, hydrogène, nucléaire(s).
  • L’entropie : face cachée de l’énergie, d’abord définie pour caractériser la dégradation de l’énergie dans les échanges (rendement des moteurs thermiques) ; plus généralement l’entropie caractérise le désordre des systèmes et sa croissance irréversible dans les systèmes isolés. 
  • La thermodynamique de la Vie : les lois physiques de l’énergie (dont l’entropie) s’appliquent-elles aux organismes vivants ? Comment nait l’ordre dans un système alors que l’entropie ne peut que croître ?
  • L’énergie de notre Univers : son origine, son évolution, la fin thermique de l’Univers.
  • Le bilan énergétique et entropique de la planète Terre et son incidence sur le climat.

Un support de présentation détaillé sera transmis aux auditeurs sur le blog : un-peu-de-physique.fr. Les documents actuels correspondent au cours de l’année précédente ; ils sont réactualisés la semaine précédant le cours concerné.  Le cours peut être suivi indépendamment des cours 045001 et 045003.

Le blog donne accès à des documents, des références bibliographiques, des vidéos sur la chaîne YouTube, la Science de Bernie, des podcasts sur Spotify. Pour ceux qui -temporairement ou pas- ne peuvent être présents, les séances seront diffusées en direct avec ZOOM.

Bernard Remaud est professeur émérite à Nantes Université.

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045015 Physique du quotidien, phénomènes naturels et environnement technologique

  • Dates des cours : 9oct-6nov-20nov-4déc-18déc-15janv-29janv-12févr-12mars-26mars-9avr-7mai
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:30
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Guy PERRIN

Guy PERRIN

Si votre curiosité vous amène à vous poser des questions sur notre environnement naturel (l’arc en ciel, le couple terre lune, les mouvements de la mer, la radioactivité naturelle…) ou technologique (le mur du son, les contraintes liées à la vitesse du TGV, apports et dangers de l’utilisation des réactions nucléaires, l’effet Venturi et le vol des avions…), le contenu de ces séances vous est adressé.

Chaque thème abordé (sur une ou plusieurs séances) est accompagné d’un support que vous recevez avant les séances. Pendant chaque séance, vos réactions et vos questions sont bienvenues à tout moment.

Le recours aux mathématiques est limité au strict nécessaire, la rigueur scientifique étant bien entendue respectée. Quelques souvenirs de sciences acquises dans vos études secondaires pourront être utiles mais la curiosité scientifique est le premier des critères pour pouvoir suivre avec profit ces séances.

Les thèmes abordés durant l’année universitaire 2025-2026

1 – Phénomènes lumineux atmosphériques.
• Les mirages.
• L’arc en ciel.
• Les halos.

2 – Mur des ondes.
• Que se passe-t-il quand un mobile rattrape l’onde qu’il génère:
• Mur du son pour l’avion, mur de la caténaire pour les trains…

3 – Le couple terre lune.
• Newton et la pomme, la gravitation.
• Formation de la lune.
• Pourquoi elle ne tombe pas malgré la gravitation ?
• Pourquoi elle nous présente toujours la même face ?

4 – Les marées et courants océaniques.
• La lune, principale responsable des marées.
• Les paramètres expliquant la variété de l’amplitude des marées dans le monde.
• Comment naissent les grands courants océaniques.
• Courants et climat.

5 – Déformations de la surface de la mer.
• Houle.
• Vagues scélérates.
• Tsunamis.
• Mascarets.

6 – Radioactivité naturelle.
• Histoire de sa découverte, Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie…
• Ses lois.
• Ses applications (médicales…).

7 – Réactions nucléaires provoquées.
• Fission et fusion.
• Principes d’un réacteur nucléaire à eau pressurisée.
• Peut-on craindre un accident de type Tchernobyl en France ?

8 – Effet venturi: de multiples conséquences.
• La tour refroidit la centrale de production d’électricité.
• Le vent arrache le toit de la maison.
• Le chien de prairie ventile son terrier…

9 – Le vol d’un avion.
• Un peu d’histoire depuis le premier vol en 1906.
• Qu’est-ce que la portance qui permet à l’avion de voler ?
• Apport de technologies récentes: Winglets, peau de requin…

 

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045020 Mécanique Quantique

  • Dates des cours : 14janv-21janv-28janv-4févr-11févr-4mars-11mars-18mars
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:00
  • Jour du cours : Mercredi
  • Intervenant : Fahd JELILA

Fahd JELILA

Ce cycle de huit séances vise à introduire les concepts fondamentaux de la mécanique quantique sans recourir à l’appareil mathématique complet sur lequel elle repose. Les notions clés de physique classique, ainsi que les outils mathématiques strictement nécessaires, seront progressivement réintroduits au fil du parcours.

L’objectif est de revisiter les paradoxes et étrangetés des phénomènes quantiques, à travers les débats intellectuels qui ont opposé des figures majeures telles qu’Einstein, Bohr, Heisenberg, Born, Pauli ou Schrödinger. En explorant ces controverses, les auditeurs seront amenés à s’approprier les enjeux épistémologiques et philosophiques de la physique quantique.

Le cours proposera également un aperçu des phénomènes quantiques remarquables, tels que l’intrication, la superposition ou le principe d’incertitude, ainsi que leurs applications contemporaines, dont la supraconductivité et les promesses de l’ordinateur quantique.

Enfin, une ouverture sera faite vers les technologies issues de la physique quantique, comme les nanodispositifs, qui transforment aujourd’hui l’informatique, la médecine ou l’énergie.

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045025 Physique Théorique et Hautes Énergies

  • Dates des cours : 25mars-1avr-8avr
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:30
  • Jour du cours : Mercredi
  • Intervenant : Fahd JELILA

Fahd JELILA

Physique Théorique et Hautes Énergies : les points d’entrée.

En 1984, la communauté scientifique européenne a célébré l’attribution du prix Nobel à Carlo Rubbia, directeur du CERN (Centre Européen de Recherche Nucléaire), en reconnaissance de la découverte des particules Z°, W⁺ et W⁻. Cette découverte a marqué un tournant dans notre compréhension des forces fondamentales et des interactions subatomiques.
Plus récemment, l’excitation a été à son comble avec la quête du boson de Higgs, une particule fondamentale prédite par le Modèle Standard de la physique des particules. Cette particule est essentielle pour comprendre l’origine de la masse des particules élémentaires. Le Modèle Standard, une théorie développée tout au long du 20ème siècle, a pris sa forme finale au début des années 2000 après la confirmation de nombreuses prédictions théoriques, dont la découverte du Higgs en 2012.

Dans ce cours, nous aborderons la question suivante : combien de types de forces existe-t-il et comment les physiciens les classifient-ils ? Nous explorerons les quatre interactions fondamentales (gravitationnelle, électromagnétique, nucléaire forte et nucléaire faible), qui sont les piliers de la physique des particules. Nous discuterons également de la manière dont les théoriciens cherchent à comprendre la « zoologie » des particules élémentaires et de leur quête pour découvrir des théories au-delà du Modèle Standard.

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045030 Vélo et mécanique : une entrée en matière

  • Dates des cours : 21oct-22oct-23oct
  • Heure de début du cours : 10:00
  • Heure de fin du cours : 12:00
  • Jour du cours : Voir dates ci-dessus
  • Intervenant : Pierre CHAMBON
  • Horaires spécifiques : Lundi, mardi et mercredi

Pierre CHAMBON

Pédaler en liberté, c’est pédaler en s’étonnant. S’étonner, ce pourrait être chercher à comprendre… Chercher à comprendre par exemple où et comment surgissent des termes savants qui semblent pourtant tombés dans le sens commun : vitesses, accélérations, forces, couple, énergies, puissance, travail… Dans ce modeste cours d’introduction, nous les dénicherons sur le vif, tout en nous regardant pédaler. Que nous disent-il de notre mouvement, de notre sensation de légèreté et d’aisance ou au contraire de notre fatigue, ou même de nos peurs? Et si le vélo ne fonctionne plus, ou qu’il montre des signes de faiblesse, en quoi ces notions peuvent nous aider à y voir clair, et même à intervenir pour se sortir d’embarras en se salissant un peu les doigts ?
Si le mot « mécanique » apparaît à la renaissance dans son sens moderne, cette science plonge cependant ses racines en des temps beaucoup plus anciens et reste un passage obligé de toutes les formations scientifiques. Mais il ne s’agira pas de faire un cours de première année de faculté ! Nous allons explorer ensemble les liens entre ces concepts et notre expérience concrète de la vie à vélo. Nous ferons donc un petit bout de chemin de formation des uns par les autres en l’illustrant autant que faire se peut de nos expériences vivantes à vélo.

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045040 Lumière et couleurs en science et dans l’art

  • Dates des cours : 19janv-26janv-2févr-9févr-2mars-9mars
  • Heure de début du cours : 14:00
  • Heure de fin du cours : 16:00
  • Jour du cours : Lundi
  • Intervenant : Thien Phap NGUYEN

Thien-Phap NGUYEN

De tout temps, la lumière symbolise la vie et est souvent associée aux couleurs. Grâce à elle, chacun peut voir l’environnement autour de soi, et par sa vision et sa perception, distingue la multitude de couleurs des objets et paysages. La lumière et les couleurs sont couramment employées dans les techniques d’expression artistique et en particulier, à travers la peinture.

Ce cours propose une approche physique de la lumière et des couleurs, présentant les phénomènes physiques intervenant dans les interactions lumière-matière ainsi que dans la vision et perception de l’œil humain. L’exploitation de ces connaissances à travers les œuvres picturales est ensuite présentée permettant de comprendre la maîtrise de la lumière et des couleurs et leur rôle essentiel dans les compositions artistiques.

Les sujets abordés :

  • 1. La lumière : particules ou ondes. Les sources de lumière. Interaction lumière-matière et les phénomènes optiques observés dans la nature : couleur du ciel, arc-en-ciel, éclats des diamants…
  • 2. L’œil : structure et vision. Perception de la couleur.
  • 3. Les couleurs/lumière : physique et représentation des couleurs, diagramme de chromaticité.
  • 4. La lumière et les couleurs/matière dans l’art pictural : les matériaux, la structure et les techniques de peinture. La lumière et les couleurs en peinture : effets de contraste, effets de perspective ou spatiaux, mélange de couleurs. Illustrations des expressions de lumière et des effets de couleurs par les œuvres réalisées à travers les courants de peinture depuis la Renaissance jusqu’à nos jours.

Thien-Phap Nguyen est professeur des universités retraité

 

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045101 L’énergie sous les angles techniques et économiques

  • Dates des cours : 2oct-9oct-16oct-6nov-13nov-20nov-27nov-4déc-11déc-18déc-8janv-15janv
  • Heure de début du cours : 15:45
  • Heure de fin du cours : 17:45
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Nicolas THIOLLIERE

Nicolas THIOLLIERE

L’objectif du cours est de présenter les concepts techniques et économiques de base pour mieux appréhender et comprendre les débats autour de la transition énergétique.

Le cours abordera le concept d’énergie sous l’angle de la physique. Nous présenterons ensuite un état des lieux de la production et de la consommation d’énergie dans le monde avant de mettre l’accent sur le cas français. Cela permettra d’aborder les grandes problématiques liées à la consommation d’énergies fossiles.

Le cours se focalisera alors sur la production d’électricité et nous présenterons les filières existantes avant d’aborder le fonctionnement des marchés de l’électricité.

Enfin, nous présenterons quelques réflexions prospectives qui s’appuieront sur des études de scénarios disponibles.

Programme :

  • Chapitre 1 : Le concept d’énergie
  • Chapitre 2 : Panorama énergétique mondial et français
  • Chapitre 3 : Les coûts de production
  • Chapitre 4 : Les marchés de l’électricité
  • Chapitre 5 : Quelques scénarios à l’horizon 2050

Nicolas Thiollière est physicien nucléaire, enseignant-chercheur à IMT Atlantique et rattaché au laboratoire de recherche fondamentale Subatech (UMR 6457, CNRS / Nucléaire & Particules). Il est spécialiste de la simulation des réacteurs nucléaires et de la modélisation du cycle du combustible. Il est co-auteur de nombreuses publications scientifiques dédiées aux études de scénarios nucléaires. Il est titulaire d’une licence d’économie générale depuis 2019 et enseigne l’économie générale et l’économie de l’énergie à IMT Atlantique. Il a co-dirigé avec Jacques Percebois l’ouvrage collectif «Économie de l’énergie nucléaire» publié en 2022 par ISTE Editions.

 

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045120 Le temps en informatique, pourquoi est-ce important ? Pourquoi est-ce difficile ? Comment fait-on ?

  • Dates des cours : 13nov-20nov-27nov-4déc-11déc-18déc
  • Heure de début du cours : 14:00
  • Heure de fin du cours : 16:00
  • Jour du cours : Jeudi
  • Intervenant : Olivier ROUX

Olivier ROUX

Le temps en informatique, pourquoi est-ce important ? pourquoi est-ce difficile ? comment fait-on ?
— La logique temporelle et la synchronisation dans les systèmes numériques —

Aucune compétence particulière, pas même en algorithmique, n’est requise pour suivre ce cours.

De tous temps, les hommes ont eu besoin de mesurer le temps. Les premiers outils de cette mesure reposaient généralement sur des mécanismes d’écoulement continus tels que l’eau dans la clepsydre ou le sable dans le sablier ou le mouvement du balancier dans l’horloge…

Mais ces phénomènes naturels sont évidemment incompatibles avec la nature discontinue du modèle numérique basé sur un codage par des nombres. Or, on se doute bien que le temps joue aussi un rôle essentiel dans les ordinateurs, tout particulièrement lorsque ceux-ci doivent communiquer entre eux et donc se synchroniser ou lorsque plusieurs utilisateurs peuvent accéder de façon concurrente à des données enregistrées et traitées par un ordinateur.

Et ces systèmes ont, d’une part, un fonctionnement qui devient chaque jour de plus en plus complexe, et d’autre part, ils doivent garantir absolument l’intégrité des données qu’ils ont à traiter. Par exemple, on s’imagine bien que des transactions financières demandées simultanément par différents opérateurs répartis de par le monde doivent être parfaitement sécurisées, tout comme nos simples demandes de réservation de places dans un avion doivent rester cohérentes même si elles arrivent en concurrence avec d’autres demandes similaires.

C’est pourquoi la façon de prendre en compte le temps dans les systèmes numériques s’est enrichie petit à petit. Il est éclairant de comprendre comment ces mécanismes temporels sont mis en œuvre et à quel point ils sont adaptés. Cela passe par des procédures logiquement établies — autrement dit des algorithmes — que l’on pourra décortiquer très simplement.

Nous ne ferons appel qu’à des raisonnements logiques simples (de la logique temporelle) qui simulent d’ailleurs des mécanismes de synchronisation que nous appliquons quotidiennement dans la vie courante.

Objectif scientifique et synthèse du contenu du cours :

Dans ce cours, nous chercherons donc à montrer que les sciences du numérique s’appuient sur de puissants fondements de la logique pour considérer le temps, et se déploient naturellement dans des applications concrètes.

  • 1. Introduction : que sont les processus informatiques concurrents ? Pourquoi et comment fonctionnent-ils ensemble ?
  • 2. Des algorithmes basiques pour synchroniser les tâches que les ordinateurs doivent exécuter. Le concept d’exclusion mutuelle mis en œuvre.
  • 3. Une démarche avancée pour la synchronisation : le « rendez-vous ».
  • 4. Garantir la chronologie. La logique temporelle, extension de la logique classique pour vérifier la correction du fonctionnement des systèmes critiques.
  • 5. Vérifier des propriétés chronométriques (durées, délais, retards, … ).

Olivier Roux est professeur émérite à l’École Centrale de Nantes, membre honoraire de l’Institut Universitaire de France

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046005 Atelier de maths pour toutes et tous!

  • Dates des cours : 4nov-18nov-25nov-2déc-9déc-16déc
  • Heure de début du cours : 13:30
  • Heure de fin du cours : 15:30
  • Jour du cours : Mardi
  • Intervenant : Bernard GALIN

Bernard GALIN

Atelier de mathématiques

Au delà du formalisme, des règles, les mathématiques sont une activité humaine construite au travers de l’histoire, des différentes civilisations par des recherches, des essais, des débats et des controverses. Elles n’ont rien d’une vérité révélée !

Aujourd’hui, la perception des mathématiques n’est pas nécessairement toujours très positive et leur enseignement est parfois controversé.

Cet atelier entend leur donner un autre visage et s’adresse à celles et ceux qui souhaitent, au-delà des a priori, (re)découvrir un peu de mathématiques, leur histoire ; les difficultés pour les écolier·es et collégien·nes dans cette discipline seront aussi un peu abordées.

Surtout aucun « niveau » n’est nécessaire, juste un stylo, un peu de brouillon, et la mise de côté de complexes du type « je n’ai jamais été bon, bonne en maths ».
Le cours n’est pas magistral mais est construit à partir d’activités parfois empruntées à des questions historiques avec des phases de debriefing et d’explications, et doit permettre de « faire des maths » ( non de les écouter et encore moins les subir) et de leur (re)donner du sens. Ainsi nous aborderons quelques aspects des questions suivantes.

  • 1/Les systèmes de numération depuis Babylone, jusqu’à l’informatique en passant par les Shadocks.
  • 2/ Notre système décimal, ses avantages et comment les différents modes opératoires ont évolué.
  • 3/La proportionnalité sous toutes ses coutures.
  • 4/ Les « x », les « y », l’algèbre. Comment faisait-on avant ? Un outil puissant et finalement pas si ennuyeux que cela.
  • 5/ En avant vers les fractales (feuille de fougère) en passant au préalable par les périmètres et aires sans formule.
  • 6/ La construction des nombres depuis l’Antiquité : rationnels, irrationnels, et le fameux nombre d’or (peinture, architecture, et autres).

A chaque fin de séance, un document (corrigé et remarques importantes) est distribué ainsi que des indications pour celles et ceux qui souhaitent préparer la séance suivante.

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046006 Atelier de maths pour toutes et tous ! N°2 NOUVEAU

  • Dates des cours : 6janv-13janv-20janv-27janv-3févr-3mars
  • Heure de début du cours : 10:30
  • Heure de fin du cours : 12:30
  • Jour du cours : Mardi
  • Intervenant : Bernard GALIN

Bernard GALIN

Atelier de mathématiques N°2 bis 046006 NOUVEAU

Cet atelier, différent du n° 2 de janvier-février 2025, fait suite au numéro 1 ; son programme est néanmoins tout à fait abordable pour celles et ceux qui ont quelques souvenirs de mathématiques (calcul niveau collège). Le rythme sera adapté aux participant·e·s – l’intervenant pouvant ralentir à la demande ! Les quatre premières séances s’inscrivent dans la suite de l’atelier n° 1 : d’une part en approfondissant ce qui a été vu en algèbre pour aller vers les nombres complexes, d’autre part en connectant les angles et les longueurs (trigonométrie), les mouvements et la géométrie (vecteurs). L’atelier se terminera par deux séances consacrées aux probabilités, un domaine des mathématiques prenant de plus en plus d’importance dans l’enseignement. Comme dans l’atelier 1, les activités proposées sont souvent empruntées à des questionnements historiques, et quelques questions épistémologiques seront évoquées. Il doit permettre à celles et ceux qui souhaitent approfondir ultérieurement d’acquérir ou de récupérer quelques clés de compréhension.

  • Angles, trigonométrie et quelques applications (triangulation, etc.)
  • Un peu de mouvement avec les vecteurs et leur utilisation pour démontrer ou faire de la physique.
  • Résolution d’équations du 1er, 2e, 3e degré, et on s’en va doucement vers les nombres complexes.
  • Les nombres complexes : un peu de calcul et quelques utilisations.
  • Probabilités, indépendance et dépendance.
  • Du discret vers le continu : loi binomiale et loi normale en probabilités.

À chaque fin de séance, un document (corrigé et remarques importantes) est distribué, ainsi que des indications pour celles et ceux qui souhaitent préparer la séance suivante.

 

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