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Unité d’enseignement : ARC · S1 · UE2 — Science physique

Statique
La statique est la partie de la mécanique qui étudie l’équilibre des corps soumis à des actions (forces et moments). Pour le futur assistant en architecture, elle est le premier outil qui permet de comprendre « comment un bâtiment tient debout » : comment le poids d’une dalle, d’une toiture en tôle ou d’une voûte nubienne descend jusqu’aux fondations, pourquoi un linteau ou un auvent peut fléchir et comment dialoguer avec l’ingénieur structure. Le cours part des notions de force et de moment, établit les conditions d’équilibre, les applique aux poutres et treillis isostatiques, puis introduit les efforts internes (effort normal, effort tranchant, moment fléchissant) qui préparent le cours de résistance des matériaux.

Objectifs d’apprentissage
- Représenter une force par un vecteur, calculer une résultante et le moment d’une force par rapport à un point.
- Déterminer le centre de gravité de surfaces composées (sections, dalles, murs).
- Modéliser un élément de construction (liaisons, appuis, charges) et isoler un solide.
- Appliquer le principe fondamental de la statique pour calculer les réactions d’appui.
- Reconnaître une structure isostatique et calculer les efforts dans un treillis simple.
- Tracer les diagrammes d’effort tranchant et de moment fléchissant de poutres courantes (linteau, poutre de villa, console).
Prérequis

Connaissances de base en physique (notion de force, poids, unités SI) et en mathématiques (trigonométrie du triangle rectangle, résolution de systèmes linéaires simples, vecteurs).

Plan du cours
1. Leçon 1 — Forces, moments et centre de gravité
2. Leçon 2 — Équilibre du solide : liaisons, appuis et principe fondamental de la statique
3. Leçon 3 — Structures isostatiques : poutres et treillis
4. Leçon 4 — Efforts internes et applications pratiques en architecture
Modalités d’évaluation

Volume horaire : 15 h de cours magistral (CM), 15 h de travaux dirigés (TD), 0 h de travaux pratiques, 10 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 2 crédits (UE2 — Science physique). Évaluation : contrôle continu (exercices de TD, interrogations écrites, quiz en ligne) et examen terminal écrit portant sur des exercices de calcul de réactions, de treillis et de diagrammes d’efforts.

Bibliographie
- Beer, F. P., Johnston, E. R. — Vector Mechanics for Engineers: Statics and Dynamics, McGraw-Hill Education, 2015.
- Hibbeler, R. C. — Engineering Mechanics: Statics, Pearson, 2016.
- Agati, P., Lerouge, F., Rossetto, M. — Résistance des matériaux, Dunod.
- Salvadori, M. — Comment ça tient ? (Why Buildings Stand Up), Parenthèses / Norton.
- Fanchon, J.-L. — Guide de mécanique : statique, cinématique, dynamique, Nathan.
26 septembre 2026
Thermodynamique
La thermodynamique étudie les échanges d’énergie sous forme de travail et de chaleur. Pour l’architecte qui conçoit en climat chaud et sec, elle est essentielle : c’est elle qui explique pourquoi une case en banco reste fraîche l’après-midi, pourquoi une toiture en tôle nue transforme une salle de classe en four, et combien d’électricité consomme un climatiseur à Niamey. Le cours présente les principes de base (température, chaleur, énergie interne, gaz parfaits, chaleurs sensible et latente), les deux principes de la thermodynamique appliqués aux machines (moteurs, groupes électrogènes, climatiseurs), les transferts de chaleur à travers l’enveloppe (conduction, convection, rayonnement, coefficient U), puis les systèmes énergétiques et l’efficacité thermique : bilan thermique simplifié d’un local, inertie, ventilation, solaire thermique et photovoltaïque.

Objectifs d’apprentissage
- Définir température, chaleur, énergie interne, capacité thermique et chaleur latente, et utiliser la loi des gaz parfaits.
- Appliquer le premier principe (conservation de l’énergie) et le second principe (rendement, COP, cycle de Carnot).
- Calculer la résistance thermique et le coefficient U d’une paroi, ainsi que le flux de chaleur qui la traverse.
- Expliquer le rôle du rayonnement solaire, de l’absorptivité et de l’émissivité des matériaux de toiture et de façade.
- Établir un bilan thermique simplifié d’un local et proposer des solutions bioclimatiques et énergétiques adaptées au Sahel.
Prérequis

Notions de physique et de mathématiques de base : unités SI, énergie et puissance, proportionnalité, fonctions logarithme et puissance, utilisation de la calculatrice.

Plan du cours
1. Leçon 1 — Notions de base : température, chaleur et gaz parfaits
2. Leçon 2 — Premier et second principes de la thermodynamique
3. Leçon 3 — Transferts de chaleur dans le bâtiment : conduction, convection, rayonnement
4. Leçon 4 — Systèmes énergétiques et efficacité thermique des bâtiments
Modalités d’évaluation

Volume horaire : 10 h de cours magistral (CM), 5 h de travaux dirigés (TD), 0 h de TP et 5 h de travail personnel (TPE) ; 1 crédit. Évaluation : contrôle continu (exercices de TD, quiz en ligne) et examen terminal écrit comportant des exercices chiffrés d’application au bâtiment.

Bibliographie
- Moran, M. J., & Shapiro, H. N. (2014). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. Wiley.
- Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (2014). Thermodynamics: An Engineering Approach. McGraw-Hill Education.
- Çengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2015). Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill Education.
- Givoni, B. (1998). Climate Considerations in Building and Urban Design. Wiley.
- Liébard, A., & De Herde, A. (2005). Traité d’architecture et d’urbanisme bioclimatiques. Observ’ER / Le Moniteur.
26 septembre 2026
Physique I
Ce cours introduit les principes fondamentaux de la physique utiles à l’architecte et au technicien du bâtiment. Il couvre la mécanique classique (grandeurs, vecteurs, mouvements, forces), les lois du mouvement de Newton avec leurs prolongements (travail, énergie, puissance) et une introduction à la physique des matériaux (masse volumique, contrainte, déformation, élasticité, dilatation thermique). Les exemples sont tirés du chantier et du bâtiment au Niger : levage de charges par une grue ou un monte-charge, chute d’objets depuis un échafaudage, rampe de manutention, poids d’une dalle, dilatation d’une toiture en tôle sous le soleil de Niamey. Ce cours prépare directement la Statique, la Résistance des matériaux et la Physique II.

Objectifs d’apprentissage
- Manipuler les unités du Système international, les conversions et les ordres de grandeur du bâtiment.
- Décomposer et composer des forces représentées par des vecteurs.
- Décrire un mouvement rectiligne uniforme, uniformément varié, une chute libre et un tir horizontal.
- Appliquer les trois lois de Newton, calculer un travail, une énergie et une puissance.
- Écrire les conditions d’équilibre d’un corps (forces et moments).
- Calculer masse volumique, contrainte, allongement élastique et dilatation thermique d’éléments de construction.
Prérequis

Physique et mathématiques du niveau lycée : équations du premier et du second degré, trigonométrie du triangle rectangle, notions de vitesse, de force et d’énergie.

Plan du cours
1. Leçon 1 — Grandeurs physiques, unités et vecteurs
2. Leçon 2 — Cinématique : description des mouvements
3. Leçon 3 — Dynamique : lois de Newton, travail, énergie et puissance
4. Leçon 4 — Équilibre des corps et introduction à la physique des matériaux
Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de TP et 10 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (exercices de TD, quiz en ligne, interrogation écrite) et examen terminal écrit (exercices chiffrés, calculatrice autorisée). La rigueur des unités et la présentation des calculs sont évaluées.

Bibliographie
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics. Wiley.
- Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Physics for Scientists and Engineers. Cengage Learning.
- Benson, H. (2015). Physique 1 : Mécanique. De Boeck Supérieur.
- Pérez, J.-P. (2014). Mécanique : fondements et applications. Dunod.
26 septembre 2026