École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : GM · S1 · UE2 — Sciences physiques et thermodynamique

  • Électricité

    Le cours d’Électricité (UE2 « Sciences physiques et thermodynamique », semestre 1) donne au futur technicien en génie mécanique les bases d’électricité générale indispensables à son métier : la plupart des machines qu’il installe et entretient (pompes, compresseurs, convoyeurs, machines-outils, climatiseurs) sont entraînées par des moteurs électriques, et les véhicules et engins possèdent un circuit électrique en courant continu. Le cours prépare aussi aux matières d’électricité automobile (S3-S4) et d’automatisme.

    Il progresse du courant continu (lois d’Ohm et de Kirchhoff, batteries) au courant alternatif monophasé (impédances, puissances, facteur de puissance), puis au triphasé et aux machines électriques (transformateur, moteur asynchrone). Les travaux pratiques guidés développent les gestes de mesure et les réflexes de sécurité électrique.

    Objectifs d’apprentissage

    • Définir et mesurer les grandeurs électriques (courant, tension, résistance, puissance, énergie) avec les bons appareils.
    • Analyser un circuit en courant continu avec les lois d’Ohm et de Kirchhoff, les diviseurs et le théorème de Thévenin.
    • Calculer impédances, courants et puissances (active, réactive, apparente) en régime sinusoïdal et corriger un facteur de puissance.
    • Exploiter un réseau triphasé : couplage étoile/triangle, courants de ligne et puissance.
    • Lire la plaque signalétique d’un transformateur et d’un moteur asynchrone, calculer glissement, couple et courant.
    • Appliquer les règles de sécurité électrique lors de mesures et d’interventions.

    Prérequis

    Physique du baccalauréat (notions de charge, courant, tension), trigonométrie, nombres complexes (souhaitable), calcul littéral.

    Plan du cours

    1. Grandeurs électriques et circuits en courant continu
    2. Lois de Kirchhoff, théorèmes généraux et sources de tension
    3. Courant alternatif monophasé : impédances et puissances
    4. Réseau triphasé, transformateur, moteur asynchrone et sécurité électrique

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 10 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 10 h de travaux pratiques (TP) et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD, comptes rendus de TP, quiz en ligne) et examen terminal écrit. La présence aux TP est obligatoire et le respect des consignes de sécurité est évalué.

    Bibliographie

    • Wildi T., Sybille G., Électrotechnique, De Boeck / Presses de l’Université Laval.
    • Hughes E., Hughes Electrical and Electronic Technology, Pearson.
    • Boylestad R. L., Introductory Circuit Analysis, Pearson.
    • Fanchon J.-L., Guide des sciences et technologies industrielles, Nathan / AFNOR.
    • Norme NF C 18-510 (opérations sur les ouvrages électriques et habilitation) et NF C 15-100 (installations basse tension).

  • Thermodynamique

    Le cours de Thermodynamique (UE2 « Sciences physiques et thermodynamique », semestre 1) familiarise les étudiants avec les principes qui gouvernent la transformation de l’énergie : chaleur, travail, rendement. Ces principes sont au cœur des machines que le technicien en génie mécanique installe, conduit et entretient au Niger : moteurs Diesel des groupes électrogènes et des engins, centrale à vapeur de la SONICHAR (Anou Araren), compresseurs d’air, climatiseurs et chambres froides, fours de cimenterie et de fonderie.

    Le cours part des lois fondamentales (premier et second principes), les applique au gaz parfait, puis analyse les grands cycles (Carnot, Beau de Rochas, Diesel, Rankine, cycle frigorifique) et termine par les trois modes de transfert thermique et leurs applications pratiques (isolation, refroidissement).

    Objectifs d’apprentissage

    • Comprendre et énoncer les lois fondamentales de la thermodynamique (premier et second principes).
    • Utiliser l’équation d’état du gaz parfait et calculer travail, chaleur et variation d’énergie interne pour les transformations usuelles.
    • Analyser les cycles thermodynamiques moteurs et récepteurs et calculer leurs rendements ou coefficients de performance.
    • Exploiter des données de tables de vapeur pour étudier un cycle de Rankine simple.
    • Calculer des flux thermiques par conduction, convection et rayonnement et les appliquer à des systèmes réels.

    Prérequis

    Physique générale (notions de chaleur, d’énergie et de mécanique), logarithme et exponentielle, calcul d’intégrales simples (cours de Sciences physiques et de Mathématiques générales du S1).

    Plan du cours

    1. Système thermodynamique, gaz parfait et premier principe
    2. Transformations du gaz parfait et second principe
    3. Cycles thermodynamiques : Carnot, moteurs à combustion, Rankine et machines frigorifiques
    4. Transferts thermiques et applications pratiques

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de travaux pratiques et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (exercices de TD, quiz en ligne, devoir surveillé) et examen terminal écrit. Calculatrice autorisée ; extraits de tables de vapeur fournis.

    Bibliographie

    • Çengel Y. A., Boles M. A., Thermodynamics: An Engineering Approach, McGraw-Hill.
    • Borgnakke C., Sonntag R. E., Fundamentals of Thermodynamics, Wiley.
    • Incropera F. P., DeWitt D. P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley.
    • Pérez J.-P., Thermodynamique : fondements et applications, Dunod.
    • Bernard J., Thermodynamique technique, Ellipses.

  • Sciences physiques

    Le cours de Sciences physiques (UE2 « Sciences physiques et thermodynamique », semestre 1) donne au futur technicien supérieur en génie mécanique les bases de physique générale sur lesquelles reposent la mécanique industrielle, la thermodynamique, l’électricité et la maintenance. Il ne s’agit pas d’un cours théorique abstrait : chaque loi est immédiatement appliquée à une situation d’atelier ou d’installation industrielle rencontrée au Niger (pompe d’irrigation, groupe électrogène, camion de transport, chauffe-eau solaire, fonderie d’aluminium artisanale).

    Le cours insiste sur la rigueur : unités du Système international, analyse dimensionnelle, ordre de grandeur et estimation des incertitudes. Ces réflexes évitent les erreurs graves de dimensionnement et de réglage en entreprise.

    Objectifs d’apprentissage

    • Utiliser correctement les unités SI, leurs multiples et les conversions usuelles de l’atelier (bar, tr/min, m³/h, kWh).
    • Exprimer un résultat de mesure avec son incertitude et manipuler des grandeurs vectorielles (forces, vitesses).
    • Décrire le mouvement d’un point (rectiligne, circulaire) et appliquer les lois de Newton.
    • Calculer un travail, une énergie, une puissance et un rendement de chaîne énergétique.
    • Appliquer les notions de pression, de chaleur, de dilatation et de changement d’état à des cas industriels.
    • Caractériser une vibration et une onde (période, fréquence, longueur d’onde, niveau sonore).

    Prérequis

    Physique et mathématiques du baccalauréat scientifique ou technique : calcul littéral, puissances de 10, trigonométrie, équations du premier et du second degré, notion de dérivée.

    Plan du cours

    1. Grandeurs physiques, unités, mesures et vecteurs
    2. Mécanique du point : cinématique et dynamique
    3. Travail, énergie, puissance et pression
    4. Chaleur, température, vibrations et ondes

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 10 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de travaux pratiques et 20 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (devoirs de TD, quiz en ligne, interrogations écrites) et examen terminal écrit ; la calculatrice est autorisée.

    Bibliographie

    • Halliday D., Resnick R., Walker J., Physique (tome 1 : Mécanique), Dunod.
    • Serway R. A., Jewett J. W., Physique (tome 1 : Mécanique), De Boeck.
    • Benson H., Physique 1 – Mécanique, De Boeck.
    • Pérez J.-P., Mécanique : fondements et applications, Dunod.
    • BIPM, Le Système international d’unités (SI), 9e édition, 2019.