Physique II

Le cours de Physique II approfondit les bases acquises en Physique I dans deux domaines qui conditionnent directement la conception et l’exploitation des bâtiments : l’électromagnétisme (électricité, magnétisme, induction, courant alternatif, protection contre la foudre et effets électromagnétiques dans les matériaux) et la thermodynamique, en particulier le second principe (entropie, machines thermiques, climatiseurs et pompes à chaleur). La dernière leçon réunit ces notions dans des applications architecturales propres au climat chaud et sec du Niger : résistance thermique des parois en banco, BTC ou parpaing, consommation de climatisation, dimensionnement indicatif d’une installation photovoltaïque, sécurité électrique des logements. L’objectif est de donner les ordres de grandeur utiles au dialogue avec les bureaux d’études.

Objectifs d’apprentissage

• Appliquer la loi de Coulomb, la loi d’Ohm, l’effet Joule et calculer une chute de tension dans un câble.
• Expliquer le champ magnétique, la force de Laplace, l’induction (lois de Faraday et de Lenz) et le principe du transformateur.
• Exploiter les grandeurs du courant alternatif : valeurs efficaces, puissances active, réactive et apparente.
• Énoncer le second principe, calculer une variation d’entropie, un rendement de Carnot et un coefficient de performance.
• Calculer la résistance thermique et le coefficient U d’une paroi, le flux traversant et la puissance électrique de climatisation correspondante.
• Identifier les effets électromagnétiques utiles ou nuisibles dans les matériaux de construction (corrosion, foudre, courants induits).

Prérequis

Physique I (mécanique du point, énergie, travail, puissance, notions de chaleur et de température), Mathématiques I (dérivées, logarithme, trigonométrie).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Électrostatique, courant électrique et installations du bâtiment
2. Leçon 2 — Magnétisme, induction et courant alternatif
3. Leçon 3 — Second principe de la thermodynamique
4. Leçon 4 — Applications en architecture : parois, climatisation, solaire et sécurité

Modalités d’évaluation

Volume horaire de la maquette : 20 h de CM, 10 h de TD, 0 h de TP, 10 h de TPE, pour 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD notés, interrogations, quiz en ligne) et examen terminal écrit avec exercices chiffrés.

Bibliographie

• Tipler, P. A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers. Freeman.
• Griffiths, D. J. (2017). Introduction to Electrodynamics. Cambridge University Press.
• Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics. Wiley.
• Çengel, Y. A., & Boles, M. A. Thermodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill.
• Liébard, A., & De Herde, A. (2005). Traité d’architecture et d’urbanisme bioclimatiques. Le Moniteur.