PHYSIQUE PCSI
Armel MARTIN
Collège Stanislas
L'ÉPREUVE DE TIPE
  • Présentation de la discipline: PDF
  • Mise En Cohérence des Objectifs du TIPE - MCOT
  • Planning de passage des élèves : PC - PSI
  • Thème 2019: Océan - Arrêté


OCÉAN
Le thème Océans est un point d'entrée débouchant sur de très nombreux domaines. Vous trouverez ci-dessous quelques pistes plus ou moins ordonnées, des liens vers des cours d'introduction pour avoir des idées, et des références bibliographiques dont on pourra consulter avec profit les tables des matières (souvent possible sur internet, certains livres sont en commande au CDI). On trouvera notamment beaucoup d'idées en s'intéressant aux différents rôles de l'océan dans le cadre du système climatique (physique, chimie, technologies de la mesure...), sous l'angle écologique (ressource énergétique, ressources halieutiques, pollution...), ou biensûr pour tout ce qui concerne la navigation et les interactions avec les constructions humaines.

Avertissement:
On gardera à l'esprit, tout du moins pour les filières PC et PSI, qu'il est impératif d'ancrer son TIPE sur une (ou plusieurs) expérience(s) concrêtes (physique ou chimie expérimentale) conduisant à des mesures. Or les phénomènes liés à la dynamique des fluides sont souvent très dépendant des échelles spatiales considérées, d'où une difficulté inhérente à ce type de sujet pour transposer les phénomènes au laboratoire. Par exemple, les phénomènes reposant sur la rotation propre de la Terre nécessitent de travailler avec un fluide tournant, ce qui n'est pas forcément aisé à reproduire en laboratoire, même si parfois possible. Toutefois si un TIPE orienté mécanique des fluides est choisi, on s'attachera, comme d'habitude en TIPE, à prendre des distances par rapport aux conditions réelles et extraire le mécanisme à étudier pour l'adapter aux possibilités offertes par le laboratoire.

Pistes de recherche
  • Navigation: véhicules (déplacement dans l'eau, énergie, moteurs), instrumentation, géolocalisation,...
  • Impact sur les côtes et les constructions (vagues, marées, raz-de-marée, icebergs, dynamique des sables/plages).
  • Fabrication d'énergie par conversion de l'énergie de la houle
  • Communication: radar, ondes électromagnétiques (satellites)
  • Circulation thermo-haline: courants de densité, instabilité Rayleigh-Bénard, courants de bord ouest (Gulf Stream et Kurochio).
  • Cycle de l'eau (évaporation, précipitation, cyclones, ...)
  • Cycle du carbone (biosphère marine, production primaire planctonique et role de l'acidification).
  • Cycle des isotopes et polluants (traceurs radioactifs), stockage dans les sédiments marins (fractionnement isotopiques).
  • Échanges d'énergie dans le système climatique : mesure des flux de chaleur.
  • Mécanique des fluides: vagues (houle), tsunamis, marées, ondes (de gravité internes, d'inertie-gravité, ondes de Rossby, ondes de Kelvin.
  • Phénomènes de transport-mélange: thermocline, instabilités (courants de densité, Rayleigh-Bénard, Kelvin), rôle du vent et couche d'Ekman.
  • Observation-mesures: océanographie satellitaire télédétection (altimétrie niveau des mers-océans, définition du géoïde, rugosité et vent de surface, température, salinité...), gravimétrie (suivi des marées), sondages (mesures in situ)...
  • Glaces de mer: formation et fonte des glaces, impact sur la circulation océanique, interaction avec les glaces continentales (ex: banquise et calotte antarctique), interaction avec les installations pétrolières, les bateaux...
  • Géophysique - Géochimie: formation des océans, dorsales océaniques (génération d'ondes internes), zones de subduction, volcanisme, érosion...
  • Méthodes d'analyse de données oécaniques (statistiques, Analyse en Composantes Principales ACP,...)
  • Ressources halieutiques: mesure, modèlisation numérique (dynamique non-linéaire des populations)

Pour démarrer

Cours ou liens intéressants
  • Cours d'introduction à l'Océanographie Physique (PDF, niveau Licence):
    O. Le Calve (ou version en ligne ici )
    A. M. Doglioli
    T. Huck (IFREMER) ou dans sa version détaillée ici
  • Page Planet-Terre (ENS-Lyon) avec idées d'expériences, et cours L. Hua et V Daniel (PDF, observations commentées).
  • Cours d'Océanographie Physique de l'Université de Liège (plus approfondi) - PDF
  • Acoustique sous-marine. Présentation et applications. X. Lurton (IFREMER) - ICI
  • Introduction à l’Énergie des vagues, Aurélien Babarit: Présentation (cf ouvrage de 2018 ci-dessous)
  • La Revue Maritime (IFMER): Articles PDF
  • Instrumentation pour les mesures océanographiques (LPO) : ICI (et version PDF)
  • Cours de télédétection (voir ce qui concerne l'océan):
    • Tutoriel RNC très complet: ICI (et version PDF)
    • Cours de l'ENS de Paris:PDF

Proposition de bibliographie
Les ouvrages marqués d'une étoile sont disponibles au CDI.
VULGARISATION
  • L'océan à découvert, Collectif, CNRS éditions, 2017.
  • Le Monde des Icebergs - 2014 - Christian Kempf - éd L'escargot Savant
  • L'océan gouverne-t-il le climat ? : Histoire d'une conquête scientifique récente - 2009 - Jacques Merle et Jean Labrousse - éd IRD Vuibert
  • Atlas de l'Océan mondial : Pour une politique durable de la planète mer - 2007 - Jean-Michel Cousteau, Philippe Valette, Cécile Marin, Patrizio Bernal - éd Autrement - 79 pages
OCÉANOGRAPHIE (Pluridisciplinaire)
  • Essentials of Oceanography - Pearson New International Edition - 2013 - Alan P. Trujillo, Harold V. Thurman - 620 pages
    disponible au format numérique Kindle
  • How the Ocean Works: An Introduction to Oceanography - Mark Denny - Princeton University Press - 2008 - 320 pages
  • * Complexité du système océanique - André Monaco, Patrick Prouzet - ISTE éditions - 2014 - 292 pages
OCÉANOGRAPHIE PHYSIQUE
  • L'océan planétaire Broché - 2010 - Michèle Fieux - éditions ENSTA - 422 pages
    ou dans sa version anglaise plus récente et plus complète: The Planetary Ocean (Anglais) Broché – 30 octobre 2017 - Michele Fieux - EDP Science - 578 pages
  • * Dynamique de l'atmosphère et de l'océan - 2001 - Philippe Bourgeault et Robert Sadourny - éd École Polytechnique
  • Physical Oceanography: A short course for beginners - 2016 - Y. D. Afanasyev - CreateSpace Independent Publishing Platform - 164 pages
  • Dynamical Oceanography - Henk A. Dijkstra - Springer - 2008 - 408 pages
  • Descriptive Physical Oceanography: An Introduction - Lynne D. Talley - Academic Press - 2011 - 560 pages
  • Ocean Circulation in Three Dimensions - Barry A. Klinger, Thomas W. N. Haine - 2019 - Cambridge University Press - 494 pages
  • Lurton Xavier (2001). Acoustique sous-marine. Présentation et applications. Ifremer
    Version électronique distribuée ICI
OCÉANOGRAPHIE CHIMIQUE
  • * Géochimie marine - Circulation océanique, cycle du carbone et changement climatique - 2017 - Matthieu Roy-Barman, Catherine Jeandel - Vuibert
  • Chimie de l'eau de mer - 1996 - Gérard COPIN-MONTÉGUT - ed. INSTITUT OCEANOGRAPHIQUE
OBSERVATIONS ET MESURES
  • * Instrumentation et métrologie en océanographie physique - Marc Le Menn - Lavoisier Hermès Science (2007)
  • Observing the Oceans in Real Time - Venkatesan, R., Tandon, A., D'Asaro, E., Atmanand, M.A. - Springer - 2017 - 323 pages
  • Modern Observational Physical Oceanography: Understanding the Global Ocean - Carl Wunsch - Princeton University Press, 4 mai 2015 - 512 pages
  • Measuring the Oceans from Space: The Principles and Methods of Satellite Oceanography (Springer Praxis Books) by Ian S. Robinson - 2004 - 670 pages
  • Mesures à haute résolution dans l'environnement marin côtier - juin 2016 - Francois g. Schmitt, Alain Lefebvre - CNRS Editions
  • Data Analysis Methods in Physical Oceanography - 2014 (3è édition) - Richard E. Thomson, William J. Emery - Elsevier - 728 pages
  • New Frontiers in Operational Oceanography - Eric P. Chassignet, Ananda Pascual, Joaquin Tintoré, and Jacques Verron - 2018 - GODAE OceanView - 811 pages
    Version électronique intégrale distribuée ICI
INGÉNIEURIE
  • * L’énergie des vagues: Ressource, technologies et performance - De Aurélien Babarit - ISTE éditions - 2018 - 234 pages
  • Handbook of Ocean Wave Energy - Arthur Pecher, Jens Peter Kofoed - Springer - 2017
    existe au format numérique Kindle
MODÉLISATION NUMÉRIQUE DES FLUIDES GÉOPHYSIQUES
  • Atmospheres and Oceans on Computers: Fundamental Numerical Methods for Geophysical Fluid Dynamics - Lars Petter Roed - 2019 - Springer - 296 pages
ÉCOLOGIE
  • Vulnérabilité du système océanique - André Monaco, Patrick Prouzet - ISTE éditions - 01/01/2014


Formations universitaires, laboratoires
  • Master OACOS
  • Master Océanographie et Environnements Marins - OEM
  • Service Hydrographique et Océanographique de la Marine - SHOM
  • Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale - LPOS
  • Institut Universitaire Européen de la Mer - IUEM
  • Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer - IFREMER



    ARTICLES À PRÉSENTER
    • Physique - "À quelle vitesse tourne un CD ?" - PDF
    • Physique - "Détection interférométrique de mouvements" - PDF
    • Physique - "Dilatation et contraintes thermiques dans les solides : application aux bilames" - PDF
    • Physique - "Mesure d’une vitesse instantanée par effet Doppler" - PDF
    • Physique - "Étude expérimentale du mouvement brownien d’une particule colloïdale" - PDF
    • Physique - "Température du filament d’une lampe à incandescence et pyrométrie optique" - PDF
    • Physique - "Étude de signaux numériques radiofréquences à l'aide d'une clé USB TNT" - PDF
    • Physique - "Mesure stroboscopique du déplacement d'un diapason à quartz" - PDF et Complements
    • Physique - "Courants de gravité" - PDF et Complements
    • Physique - "Modélisation d'un geyser en laboratoire" - PDF et Complements
    • Chimie - "Dosage spectrofluorimétrique de la quinine dans le Schweppes" - PDF
    • Chimie - "Étude cinétique d’une réaction photochrome" - PDF
    • Chimie - "Cinétique de dégradation de la vitamine C" - PDF
    • Chimie - "Quinine : Extraction, caractérisation, utilisation" - PDF


    PROJETS INDIVIDUELS


    Analyse de Documents Scientifiques
    Vous trouverez ci-dessous quelques textes donnés aux élèves durant les années passées, issus de l'ancienne épreuve d'ADS du concours commun. Ce type d'épreuve étant toujours pratiqué à l'école Polytechnique, on pourra les lire avec profit... ou simplement par curiosité !
    • Physique - "Composition et décomposition des couleurs" - PDF (PC) - PDF (PSI) - annexe
    • Physique - "Conversion Analogique Numérique" - PDF
    • Physique - "Effet de serre" - PDF
    • Physique - "Planète Terre en mouvements" - PDF
    • Physique - "La percolation" - PDF
    • Physique - "Approche statistique de la rupture des céramiques" - PDF
    • Physique - "Le quartz dans les oscillateurs et les filtres - Application en télécommunications" - PDF
    • Physique - "Détection de rayonnements : application à l'imagerie médicale" - PDF
    • Physique - "Mesures sur les fibres optiques" - PDF
    • Physique - "De nouvelles méthodes numériques, inspirées de la physique ou de la biologie, pour résoudre des problèmes d'optimisation en électronique" - PDF
    • Physique - "Algorithmes approximatifs" - PDF
    • Physique - "Les hydrofoils" - PDF
    • Physique - "Les métamatériaux en optique, acoustique et mécanique" - PDF
    • Physique - "La fin de vie des étoiles de faible masse" - PDF
    • Physique - "Quelques aspects de la physique des milieux granulaires" - PDF
    • Physique - "Forces aéro et hydrodynamiques s'exerçant sur les voiliers" - PDF
    • Physique - "Imagerie passive du sous-sol" - PDF
    • Physique - "Le mystérieux passage de la physique classique à la nouvelle physique (Relativité restreinte)" - PDF
    • Physique - "Modélisation et caractérisation du frottement" - PDF
    • Physique/Chimie - "Les déchets nucléaires" - PDF
    • Physique - "Le couplage entre la friction et les vibrations" - PDF
    • Chimie - "Traceurs radioactifs" - PDF
    • Chimie - "Détection de cations polluants à l’aide de fluoroionophores sélectifs" - PDF
    • Chimie - "Echangeurs d'ions" - PDF
    • Chimie - "Les Terres Rares: Composition et utilisation" - PDF
    • SI - "Moyeu de bicyclette à vitesses intégrées" - PDF

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