PHYSIQUE APPLIQUEE - CHOLET Renaudeau - La Mode - L’Hyrôme

Thème 3 : l’usage des matériaux souples

Dernier ajout : 1er novembre 2012.

Les textiles utilisés pour se vêtir et se protéger ou comme matériau technique dans l’industrie, le bâtiment et les travaux publics, occupent une place de plus en plus importante. La protection comme le confort d’un vêtement, d’une habitation ou d’un ouvrage dépendent de la combinaison de nombreux éléments : les caractéristiques thermiques, acoustiques, mécaniques et visuelles. Les matériaux souples sont utilisés dans ces différents domaines. Cette partie est destinée à donner au technicien supérieur les notions et outils scientifiques lui permettant d’avoir une compréhension globale des phénomènes à prendre en compte lors de l’utilisation des matériaux souples. On s’efforce donc de réinvestir dans des contextes concrets liés au champ professionnel les lois physiques associées aux différents phénomènes étudiés. On privilégie une approche expérimentale et qualitative des phénomènes en limitant les développements mathématiques chaque fois que possible.

Connaissances, capacités, attitudes Niveau taxonomique
L’isolation thermique
Quels sont les modes de transfert thermique ?
Décrire qualitativement le phénomène de transfert thermique par conduction ; citer des exemples. 2
Analyser la conduction thermique à travers d’une paroi plane homogène (loi de Fourier) ; donner la définition de flux et de conductivité thermiques. Connaître leurs unités. 2
Définir la résistance et la conductance thermique d’une paroi. Faire l’analogie avec la « loi d’Ohm » pour les résistances électriques. Appliquer l’analogue de la « loi d’Ohm » en thermique pour un « mur » plan. Déterminer la résistance thermique équivalente de plusieurs matériaux superposés ou juxtaposés (matériaux en « série » ou en « parallèle »). Exemple de matériaux multicouches 3
Décrire qualitativement le phénomène de transfert thermique par convection ; citer des exemples. 2
Appliquer la loi de Newton dans la situation simple d’un ‘’panneau’’ ; définir le coefficient de transmission thermique surfacique ; connaître ses unités. 3
Appliquer l’analogie électrique pour la convection : définir et calculer la résistance thermique de convection. Appliquer l’analogue de la « loi d’Ohm » en thermique pour des associations de résistances thermiques de convection et de conduction dans l’habitat. 3
Citer des exemples de transfert thermiques par rayonnement. 2
Définir les notions : rayonnement, émission, absorption, réflexion, transmission, infrarouges, corps noir. 2
Positionner le spectre du rayonnement thermique sur une échelle de longueurs d’ondes électromagnétiques. 2
Comment définir le caractère isolant d’un matériau ?
Identifier les grandeurs physiques jouant un rôle dans l’isolation thermique : conductivité thermique, capacité thermique, masse volumique, perméabilité à la vapeur d’eau. Classer les matériaux isolants thermiques en fonction de leurs performances. 2
Effectuer un bilan thermique d’un EPI (Équipement de protection individuelle) 3
Comment mesurer le « bien être » d’un vêtement ?
Citer les méthodes utilisées pour la détection des pertes thermiques : mesure de pression, enfumage, caméra infrarouge... 2
Citer les paramètres bioclimatiques pour aider à choisir les matériaux adaptés à une isolation thermique. 2
L’éclairage
Qu’est ce que la lumière ?
Décrire la lumière comme une onde électromagnétique. Citer la différence avec les ondes sonores. 2
Définir le domaine des ondes électromagnétiques visibles. Connaître les limites des longueurs d’onde dans le vide du spectre visible et les couleurs correspondantes. Situer les rayonnements ultraviolet et infrarouge par rapport au spectre visible. 2
Définir une lumière monochromatique et une lumière polychromatique . 2
Synthèse additive et synthèse soustractive de la lumière
Comment éclairer un atelier ?
Classer les lampes usuelles en fonction de leur principe de fonctionnement :incandescence, fluorescence ou électroluminescence ; présenter expérimentalement les spectres ; reconnaître celles qui sont concernées par le recyclage. 2
Définir les grandeurs photométriques : flux lumineux, intensité lumineuse et éclairement lumineux. Associer les unités aux grandeurs correspondantes. 3
Mesurer un éclairement lumineux. 3
Définir l’efficacité lumineuse d’une source et l’efficacité énergétique d’une lampe. 2
Définir l’IRC (indice de rendu des couleurs) d’une source lumineuse. 2
Comparer les différents types de lampes utilisées pour l’éclairage, notamment la classe énergétique d’une lampe. 2
Caractériser l’oeil en tant que récepteur sélectif de lumière. 2
Distinguer les phénomènes de réflexion, réfraction et absorption. Définir l’indice d’un milieu transparent pour une fréquence donnée. 2
Mettre en évidence le guidage de la lumière dans une fibre optique, le protocole expérimental étant fourni. 3
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