Mécanique générale

lbir1121  2021-2022  Louvain-la-Neuve

Mécanique générale
6 crédits
30.0 h + 30.0 h
Q1
Enseignants
Delannay Laurent; Deleersnijder Eric (coordinateur(trice));
Langue
d'enseignement
Français
Préalables
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 simples, y compris dans l'espace à 3 dimensions.
Thèmes abordés
Ce cours vise à présenter les notions fondamentales de la mécanique en vue de leur utilisation dans le domaine de la bioingénierie au sens large. En particulier, les thèmes suivants sont abordés : Principes de Newton, statique, cinématique, dynamique du point matériel, travail et énergie, dynamique d'un système de particules isolé ou ouvert, mouvement de rotation du solide indéformable, gravitation universelle, oscillations mécaniques, unités et dimensions, éléments de calcul d'erreurs
Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

1 Au terme du cours LBIR1121, l'étudiant sera capable de :
·      Comprendre les lois fondamentales de la mécanique.
·      Manipuler les outils mathématiques de base de la physique générale (analyse dimensionnelle, vecteurs, calcul différentiel 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 inversement.
·      Identifier les données pertinentes et non pertinentes pour la résolution d'un problème de physique simple
·      Transposer les concepts théoriques de la physique à des problèmes concrets ayant trait au domaine de la bioingénierie
Les acquis d'apprentissage de l'activité contribuent au référentiel de compétences du programme pour les points suivants : 1.1, 1.4, 1.5.


 
Contenu
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 (collision, machines agricoles, systèmes de propulsion), mouvements oscillatoires,  gravitation (orbite d'un satellite, marée).
Méthodes d'enseignement
L'ensemble de la matière est exposé au cours théorique via des diapositives, notes au tableau ou pod-/screen-casts. 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.
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
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'utilisation d'une calculatrice scientifique est requise pour les séances d'exercices, les épreuves formatives et certificatives.
Pour la session de janvier 2021, l'examen se fera en distanciel. 
Autres infos
Le cours ne fait appel à aucun support particulier qui serait payant et jugé obligatoire. Les ouvrages payants qui seraient éventuellement recommandés le sont à titre facultatif. Il s'agit du syllabus (qui est également disponible en ligne gratuitement) et du premier tome du cours de physique de Benson (Ed. de Boeck Université).
Ressources
en ligne
Le site Moodle du cours contient le syllabus (dans lequel sont les incluses les diapositives du cours), des animations en format mp4 (ou autre), de screen-/pod-casts, des exercices résolus, des corrigés d'interrogations et examens antérieurs, etc.
On accède aux mini-devoirs électroniques par le biais de Moodle.
Moodle est le moyen de communication privilégié entre les étudiant·es et l'équipe enseignante.
On utilisera Teams aux moments appropriés.
Bibliographie
Aegerter C.M., 2018, Introductory physics for biological scientists, Cambridge University Press, 451 pages
Benson H., 2015, Physique - Tome 1: Mécanique, de Boeck, 735 pages
Goldstein H., 1980 (2nd ed.), Classical mechanics, Addison Wesley, 672 pages
Nihoul J.C.J., 1968, Mécanique rationnelle, Albin Michel, 251 pages
Support de cours
  • Syllabus
  • Exercices et leurs solutions
Faculté ou entité
en charge


Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme
Sigle
Crédits
Prérequis
Acquis
d'apprentissage
Bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation bioingénieur