LDD3 Physique

- Physique fondamentale dans l'Univers (rayonnement, instabilités, échelles caractéristiques). - Illustrations de la physique quantique & statistique, électromagnétisme, gravitation en contexte astrophysique. - Liens entre observation astrophysique et théorie

Cet enseignement offre une initiation à l’astrophysique part le biais d’un enseignement fondamental et thématique : - Physique fondamentale dans l'Univers (rayonnement, instabilités, échelles caractéristiques). - Illustrations de la physique quantique & statistique, électromagnétisme, gravitation en contexte astrophysique. - Liens entre observation astrophysique et théorie ; possibilité d'observations sur une coupole d'astrophysique et sur un radiotélescope.

Outils mathématiques: analyse vectorielle, fonctionnelles, déterminants

Le but de cet enseignement est de fournir aux étudiants les bases de calcul nécessaires pour poursuivre un enseignement de haut niveau en physique fondamentale. On y voit un particulier des notions telles que l’analyse vectorielle, l’analyse dimensionnelle, les fonctionnelles, les déterminants, …

Introduction à: « Interaction des ondes et des particules avec la matière biologique », « Lasers et photothérapie », « Effets biologiques des rayonnements ultra-violets », « Bases de la Radiothérapie et de l’hadronthérapie », « Applications diagnostiques et thérapeutiques des ultrasons en médecine », « Bases de l’Imagerie médicale : méthodes et applications ».

Objectifs : La médecine fait appel à de nombreuses méthodes diagnostiques et thérapeutiques basées sur les concepts et technologies du domaine de la Physique. Ce module a pour but d’apporter une vision globale des différentes méthodes et donner une introduction à la Physique Médicale. Le cours est composé de plusieurs interventions données par des spécialistes du domaine sur les sujets suivants : « Interaction des ondes et des particules avec la matière biologique », « Lasers et photothérapie », « Effets biologiques des rayonnements ultra-violets », « Bases de la Radiothérapie et de l’hadronthérapie », « Applications diagnostiques et thérapeutiques des ultrasons en médecine », « Bases de l’Imagerie médicale : méthodes et applications ». Le cours sera complété par un projet sur un sujet choisi par les étudiants dans ce domaine.

Cette option expérimentale s'adresse à des étudiants de L3 qui souhaitent plus tard passer les concours de l’enseignement (CAPES, agrégation). Elle vise notamment à donner une nouvelle approche expérimentale en abordant différents thèmes (optique, électronique, électromagnétisme, ondes, mécanique) .

Le but est que les étudiants acquièrent de l'autonomie pour savoir exposer des expériences sur un thème donné, en présentant à la fois des manipulations de démonstration et des mesures soignées et exploitées.

Cette option a pour but d’offrir une initiation aux concepts de base de la chimie organique. Elle est suivie de Chimie Organique II.

Equivalence entre masse inertielle et masse gravitationnelle Espaces-temps courbes. Mécanique relativiste et équation des géodésiques. Géodésiques au voisinage de l'horizon d'un trou noir Physique des trous noirs (rayonnement de Hawking)

Introduction aux mathématiques de la Relativité Générale : Nous commençons par expliquer pourquoi l'équivalence entre masse inertielle et masse grave permet de décrire les forces gravitationnelles en termes géométriques. Puis nous expliquons comment décrire mathématiquement les espaces-temps courbes. Ensuite nous montrons comment s'y formule la mécanique relativiste pour obtenir l'équation des géodésiques. Enfin nous étudions les géodésiques au voisinage de l'horizon d'un trou noir, et nous présentons les derniers développements de la physique des trous noirs (rayonnement de Hawking).

Expansion cosmologique Histoire thermique (univers homogènes) Evolution des grandes structures (univers inhomogènes). Etat des connaissances actuelles

Nous présentons les concepts permettant de décrire et de comprendre les phénomènes et les observations cosmologiques. Deux types de processus sont décrits, premièrement ceux liés à l'expansion cosmologique et l'histoire thermique (univers homogènes), et deuxièmement ceux liés à l'évolution des grandes structures (univers inhomogènes). Nous présentons l'état des connaissances actuelles en mettant en évidence les progrès observationnels et conceptuels accomplis ces dix dernières années.

Cette option propose un apprentissage de la vulgarisation et de la diffusion des connaissances en physique via un enseignement par projets. Dans une première phase, différents ateliers sont proposés aux étudiants où ils doivent réaliser des expériences de physique et les vulgariser sous différents formats en un temps court. Puis les étudiants développent ensuite par petits groupes un ou deux gros projets, dont ils doivent trouver eux-même le sujet suite à un brainstorming collectif. Ils doivent ensuite comprendre la physique en jeu, développer le projet ainsi qu'une vidéo associée. Enfin, une restitution collective est proposée à tous les autres étudiants de L3 et M1 en amphithéâtre sous forme d'un spectacle de vulgarisation complet et cohérent.

Cette option a pour but d’acquérir les connaissances de chimie organique nécessaires pour les épreuves de chimie du CAPES et de l’agrégation de physique.

Pour suivre cette option, il est nécessaire d’avoir suivi auparavant l’option « Chimie organique I »

Groupes discrets utiles en Physique (groupes ponctuels). Représentations des groupes : définitions générales, représentations irréductibles, représentation des groupes finis, applications. Groupes et Algèbre de Lie: définitions et propriétés mathématiques générales, représentations, applications à quelques groupes utiles en Physique (SU(2), SO(3),…).

Le but de cette option est de donner un panorama des différents aspects mathématiques de la théorie des groupes et de ses applications en Physique (classique ou quantique). On verra successivement : - Propriétés mathématiques générales ; étude de quelques groupes discrets utiles en Physique (groupes ponctuels). - Représentations des groupes : définitions générales, représentations irréductibles, représentation des groupes finis, applications. - Groupes et Algèbre de Lie: définitions et propriétés mathématiques générales, représentations, applications à quelques groupes utiles en Physique (SU(2), SO(3),…).

• Dépasser les idées reçues sur la (les) science (s) en s’initiant à des notions et méthodologie d’épistémologie, d’histoire et de sociologie des sciences et des techniques.
• Développer un sens critique
• Développer les capacités d’analyse, de synthèse et d'argumentation

Histoire des sciences

• La naissance d’un champ scientifique (XVIIe - XVIIIe siècles)
• Les expériences d’électricité: acteurs, lieux, fonctions (XVIIIe)
• Interactions Electricité - magnétisme (XIXe siècle)

· Histoire des techniques

• L’électricité devient industrielle (1870-1890)
• Transporter l’électricité à distance : un nouveau système technique : env 1880-1900.
• Scientifiques et ingénieurs électriciens.

· Sciences, techniques, innovations : une question complexe

• Emergence du système technique : pétrole, électricité, alliages
• Techniques et sciences
• Techniques et imaginaire
• Innovations et déterminisme technologique : une réflexion critique

Appliquer les connaissances de physico-chimie au monde culinaire (et agro) Développer des connaissances en matière molle (colloïdes) Travailler en groupe : gestion de projet, restitution, travail expérimental S’initier à l’innovation, à la recherch

La gastronomie moléculaire est une discipline qui étudie les mécanismes physico-chimiques qui se produisent en cuisine. De par les diverses réactions qui interviennent, elle fait appel à la physique (transition de phase, percolation, variation thermique), la chimie (réaction acide-base, oxydation, complexation…), la physico-chimie (colloïde), mais aussi la biologie (réaction de fermentation, coagulation….). L’objectif de cet enseignement est de présenter cette discipline, de décrire le lien possible entre science et cuisine, recherche-innovation-application, et de travailler en projet.

Thèmes abordés :

Colloïdes alimentaires * Gélification et percolation * mousses et émulsions * Encapsulation de liquides par formation de gel d’alginates. * texturants. Synergie entre texturants

Utilisation de l’azote liquide * Changement d’état, dilatation thermique. Le froid en cuisine * Cryoconcentration

Coagulation, dénaturation et cuisson *Cas des albumines * cuisson basse-température, basse pression

Ouverture : Recyclage, zéro déchet, cuisine durable, innovation Approche « matériaux » culinaires et dérivés

Bases de physico-chimie L1-L2 Curiosité scientifique

Semestre 5

Secrets de la casserole, Herve This Un chimiste en cuisine, Raphaël Haumont Les papilles du chimiste, Raphaël Haumont

Cours magistral avec démonstrations qui posent les bases de physico-chimie et les concepts nouveaux (matière molle principalement) Projet TP

• Décrire la structure des protéines à différents niveaux (structures primaires à tertiaires)
• Relier des propriétés spectroscopiques ou électrochimiques d’une biomolécule à sa structure tridimensionnelle

Utiliser des méthodes physico-chimiques différentes pour comprendre le fonctionnement des biomolécules

Introduction des notions de biologie nécessaires (protéines, ADN, éléments de biologie cellulaire)

Absorption UV-Vis : Qu’elles sont les informations qu’on peut obtenir sur une macromolécule avec son spectre d’absorption.

Fluorescence :

• Applications de la fluorescence en biologie de la macromolécule (structure, fonction) à la cellule (imagerie de fluorescence, dynamique et interaction des protéines ; physicochimie du milieu cellulaire)
• Capteurs, dispositifs analytiques

Electrochimie :

• Compréhension des mécanismes de transfert d’électrons dans les molécules biologiques (introduction à la voltamétrie cyclique)
• Capteurs électrochimiques
• Application en biologie cellulaire (microélectrodes, microscopie électrochimique)

Travaux pratiques

• Manip1 : Fonctionnement d’un capteur à glucose pour le suivi du diabète
• Manip2 : Suivi de la production de radicaux libres et activité superoxyde dismutase
• Manip3&4 : Etude expérimentale et théorique de chromophores de protéines fluorescentes de la famille des GFP

Manip5 : Observation des interactions protéines-protéines en cellule vivante par FRET.

Connaissances élémentaires en spectroscopie (absorption UV-vis, fluorescence) et en éléctrochimie (loi de Nernst). Aucun prérequis en biologie.

Semestre 6

Électrochimie - Des concepts aux applications - de Fabien Miomandre, Saïd Sadki, Pierre Audebert, Rachel Méallet-Renault Ed. Dunod Invitation à la Fluorescence Moléculaire de Bernard Valeur Ed. de Boeck

Cours/TD intégrés et TP en présentiel

Cette UE est un entraînement aux oraux destinée aux étudiants qui souhaitent se présenter aux concours d’admissions sur titre aux écoles d’ingénieurs.

Essentiellement une préparation aux épreuves orales des écoles d'ingénieurs ("colles"). Mais également des préparations aux entretiens, lettres de motivation, etc.

Cette option est un module d’ouverture vers le domaine des Sciences de la Terre.

Une meilleure caractérisation et compréhension de l’évolution de la Terre repose sur différentes

techniques géophysiques : gravimétrie, sismique, magnétisme…

Deux sujets seront abordés en particulier : 1. Géodynamique :

• évolution du système terrestre : mouvements de la Terre et leurs conséquences
• enveloppes externes et internes de la Terre
• les phénomènes internes et externes et leurs manifestations en surface

  champ magnétique terrestre, tectonique de plaques, croûte terrestre, volcanisme, tremblements de terre

  formation des océans et de chaînes de montagnes impact d’altération et du climat sur le relief

2. La Terre dans le système solaire : planètes de notre système, en particulier les planètes telluriques et leur comparaison avec la Terre.

Nos manières de voir et de connaître s’influencent mutuellement. Nous entendons par celles-ci non seulement nos « modèles » du monde – qu'ils soient physiques, culturels, politiques ou autres – mais aussi la « mécanique » de la vision et de la connaissance, y compris la relation entre le sujet connaissant/qui regarde et l'objet connu/vu. Que l'on en soit conscient ou non, ses « manières de voir » le monde et sa place dans celui-ci est intimement liée à ce que l'on « connait » et sa manière de le connaître. Elles ont également une influence décisive sur ce que l'on considère comme bon usage de ses connaissances et de soi-même. Ainsi, nous aborderons également des « manières d'être », sujet qui mène à des considérations politiques et éthiques. Ces questions seront examinées à travers plusieurs penseurs contemporains, principalement des philosophes, représentant différentes « manières de voir ». Nous lirons également des œuvres permettant de nous faire une idée de l’influence de nos prédécesseurs sur le paysage intellectuel contemporain.

Ce cours sera enseigné en anglais, sous forme de discussions. La note sera basée sur la participation à celles-ci (qui nécessitera une lecture attentive des textes en amont) et sur des essais (dissertations).

- Systèmes non-linéaires, portraits de phase, points fixes, stabilité - Systèmes dynamiques discrets, suite logistique - Chaos : introduction, bifurcations, transition vers le chaos, attracteurs étranges - Morphogenèse, modèle de Turing - Instabilités hydrodynamiques (e.g. Rayleigh-Bénard)

L'objectif de cette option, dispensée entièrement en anglais, est d'offrir un premier contact avec les systèmes dynamiques, la physique du chaos, et la formation de motifs. Cette option d'introduction se déclinera essentiellement autour des thèmes suivants : - Systèmes non-linéaires, portraits de phase, points fixes, stabilité - Systèmes dynamiques discrets, suite logistique - Chaos : introduction, bifurcations, transition vers le chaos, attracteurs étranges - Morphogenèse, modèle de Turing - Instabilités hydrodynamiques (e.g. Rayleigh-Bénard)

L'enseignement sera fait sous forme de cours magistraux et de Travaux Dirigés qui seront complétés par des études numériques simples que les étudiants pourront accomplir par eux-mêmes chez eux ou à l’université. Les exemples d'application seront extraits de diverses branches de la science dont la physique, l'astrophysique, la chimie, la biologie.