Physique II
Lors de l'épreuve orale de Physique II, les candidats doivent résoudre un exercice unique, dont le thème principal est extrait des programmes de Physique des deux années MPSI et MP. Par la suite, et en fonction du déroulement de l'épreuve, le candidat peut être interrogé sur l'ensemble du programme de Physique de ces mêmes classes.
La plupart des sujets fait appel à un support informatique; si c'est le cas, aucune connaissance préalable du ou des logiciels utilisés n'est exigée, et les performances informatiques des candidats ne sont pas évaluées au cours de l'épreuve.
Certains de ces logiciels proposent des méthodes numériques (résolution d'équations différentielles, tracés de courbes, simulations d'expériences, etc...) associées à un exercice de Physique ; le candidat est alors invité à approfondir sa réflexion physique sans se concentrer sur les calculs.
D'autres logiciels sont des systèmes de calcul formel destinés, là aussi, à alléger la part proprement calculatoire liée à l'exercice afin de concentrer l'essentiel de l'interrogation à la réflexion physique.
Remarques générales
L'épreuve est une interrogation de Physique ; les qualités propres à cette discipline sont évidemment valorisées. Ainsi, une analyse qualitative préalable du problème posé est toujours appréciée ; elle reste encore trop rare. De même, des vérifications d'homogénéité et de signe sont utiles, à toutes les étapes du calcul. Enfin, le lien avec la pratique (appareils de laboratoire ou de la vie courante) est apprécié.
Signalons ici ce candidat qui, n'ayant pas eu le temps d'effectuer un calcul pendant la durée de la préparation, propose de " déterminer un ordre de grandeur du résultat, en fonction des paramètres disponibles, au moyen d'une équation aux dimensions ". Une telle attitude est évidemment bien plus appréciée que celle qui consiste à mener plus ou moins bien un vaste calcul sans être en mesure d'en analyser la pertinence ou la signification.
De façon générale, tout calcul, s'il y en a, doit mener à des commentaires judicieux des résultats obtenus. Une erreur de calcul n'a d'ailleurs aucune importance si elle est relevée et rectifiée dès le moment où elle est manifeste.
L'épreuve est aussi une épreuve orale : son but est donc l'évaluation des connaissances et méthodes du candidat, mais aussi sa capacité à communiquer avec un auditoire (ici très restreint). Le candidat doit parler distinctement et à haute voix, s'adresser à l'examinateur et non au tableau ou à son brouillon et commente un résultat clairement lisible au tableau. À cet égard, on constate heureusement une amélioration régulière des qualités des candidats, vraisemblablement liée à la préparation de l'épreuve T.I.P.E ; il subsiste malheureusement des exceptions, candidats inaudibles et/ou illisibles.
Indications pour les futurs candidats
Les candidats admissibles au concours ont déjà fait la preuve, lors des épreuves écrites, d'un haut niveau scientifique. Cependant, la plupart d'entre eux ont obtenu à ces épreuves écrites des notes très proches. L'oral sert donc à classer ces candidats, leur permettant de mettre en valeurs d'autres qualités que celles déjà évaluées à l'écrit.
- Expression orale : savoir présenter son sujet à voix haute et intelligible, tracer des schémas clairs et lisibles, faire des calculs ordonnés.
- Organisation : utiliser la durée de préparation pour lire le sujet dans son entier, cataloguer les éléments de connaissances à mobiliser et explorer les pistes permettant d'aboutir ; passer toute la préparation à un long calcul n'est donc pas a priori un bon choix.
- Motivation : faire preuve de dynamisme.
- Rigueur scientifique : analyser de façon critique un résultat par exemple.
- Qualités humaines : faire preuve de curiosité, mais aussi savoir écouter l'examinateur et tirer profit de ses suggestions toujours bienveillantes .
- Enfin, savoir utiliser à bon escient l'outil informatique .
Un candidat ne doit pas se sentir désavantagé si on lui donne un sujet qui lui semble particulièrement difficile ou long ; en effet, ce candidat doit savoir qu'il peut être très bien noté même s'il n'explore qu'une partie d'un sujet délicat, ou s'il n'aboutit qu'avec l'aide de l'examinateur. À l'opposé, un candidat peut très bien survoler la totalité d'un sujet simple en commettant ici et là des erreurs fondamentales et se voir attribuer une note sévère.
Si de nombreux candidats ont fourni cette année encore des prestations honorables, voire exceptionnelles, les examinateurs ont eu à regretter à l'occasion des lacunes ou des erreurs inacceptables à ce niveau. Nous citons ci-après quelques unes de ces erreurs ; signalons qu'à cet égard, la lecture des rapports des années précédentes peut toujours être conseillée.
Mécanique
Il est toujours profitable de procéder de manière méthodique lors de l'abord d'un problème de mécanique :
- choix du système étudié ;
- choix du référentiel (galiléen ou non) ;
- bilan des actions mécaniques ;
- analyse de ces actions : dérivent-elles d'une énergie potentielle ou travaillent-elles ? quel est leur point d'application ?
- choix des équations ou théorèmes à appliquer ;
- enfin, résolution.
Oublier les efforts de liaison constitue une erreur élémentaire commise hélas encore par certains. De même, les forces de frottement ne s'opposent pas nécessairement au mouvement du centre d'inertie d'un système !
Le rôle respectif des forces intérieures et extérieures à un système non rigide font souvent l'objet de confusions... Par exemple, dans le mouvement d'un véhicule qui accélère, le candidat doit être en mesure de distinguer les efforts de contact qui font avancer le véhicule des efforts intérieurs qui apportent la puissance nécessaire.
La résolution d'un problème conservatif à un seul paramètre se fait souvent de façon performante par application de théorèmes énergétiques ; il faut toutefois être en mesure de justifier le caractère conservatif du problème (analyse des actions de contact, des efforts exercés par les fils de liaison, des forces d'inertie).
Électrocinétique et électronique
Tenter la résolution d'un exercice d'électrocinétique par résolution d'un système de sept lois des noeuds ou des mailles avec sept inconnues (effectivement vu encore cette année), c'est s'exposer à un risque majeur d'erreur de calcul, et surtout de perte de temps. Que dire alors des candidats qui commencent à exposer cette "méthode" au tableau avant d'avouer au bout de plusieurs lignes de calculs qu'ils " n'ont pu aboutir pendant la préparation ".
L'application du théorème de Millman (annoncé par la phrase rituelle " j'applique Millman en A ") pour la résolution d'un problème électrocinétique peut certes constituer une méthode puissante, à condition de ne pas oublier les conditions d'application : en entrée d'un montage électronique ou, pire encore, à la borne de sortie d'un amplificateur opérationnel, ce théorème n'a guère d'utilité. Les candidats doivent se souvenir que le théorème de Millman n'est pas forcément la panacée !
Trop de candidats (mais pas tous heureusement) restent déroutés (bloqués ?) par la présentation de diodes dans un circuit électrique.
Le programme prévoit explicitement que les candidats doivent savoir analyser rapidement le
comportement asymptotique
à basse ou haute fréquence d'un circuit ; il n'est donc pas normal de voir certains hésiter longuement quant au rôle, par exemple, d'un condensateur à basse fréquence ... surtout pour conclure : "
donc
...
ah oui, je me souviens, en basse fréquence un condensateur joue le rôle d'amplificateur
".
Les deux bornes d'un amplificateur opérationnel sont certes au même potentiel ; on ne peut pourtant ni supprimer l'amplificateur ni relier ses bornes d'entrée par un fil ; le candidat qui en douterait est invité à faire l'essai.
L'étude qualitative des
diagrammes de Bode
reste parfois fastidieuse ; il est par exemple toujours décevant de constater que certains candidats perdent du temps à exprimer
explicitement
pour trouver les formes asymptotiques du diagramme de Bode. Les calculs concernant les fonctions complexes sont eux-mêmes parfois mal menés; rappelons ici que 
n'entraîne pas forcément 
, et que le module de 
est égal au rapport des modules de 
et de 
.
De même beaucoup trop de candidats ont des difficultés à identifier (par exemple par lecture de la fonction de transfert), voire à définir le facteur de qualité d'un système du second ordre. Plus généralement, le lien qualitatif ou quantitatif entre aspect des diagrammes de Bode et comportement du système en régime transitoire reste la plupart du temps très vague.
Enfin, l'analyse du comportement d'un système électronique linéaire lorsque l'entrée est périodique non sinusoïdale (créneaux, triangles) doit évidemment faire appel, au moins qualitativement, aux décompositions de Fourier de ces signaux.
Optique et ondes
Les exercices d'optique physique ont cette année encore, posé des problèmes insurmontables à quelques candidats ; en particulier, évoquer la cohérence de deux sources amène le discours de certains candidats à perdre toute cohérence... Sans exiger de connaissances formalisées dans ce domaine, il reste inacceptable de voir un candidat développer des calculs de phase ou de chemin optique sans qu'aucune restriction quant à la nature des sources ne lui semble indispensable à l'observation de franges. Le contraste est élevé entre les candidats ayant observé et compris le phénomène d'interférence, et ceux qui n'en ont qu'une vision calculatoire.
Signalons aussi que certains candidats semblent voir dans les calculs de différence de marche en présence de systèmes optiques auxiliaires (lentilles) un simple jeu géométrique (" on voit bien la différence de marche sur le schéma ") sans être en mesure de justifier la méthode employée (rôle du stigmatisme de la lentille).
L'étude des réseaux est souvent menée en calculant explicitement la fonction d'éclairement
,
mais certains candidats ne sav ent pas en déduire
l'allure
de 
et la position des maxima principaux ; la notion
d'ordre
et son interprétation élémentaire (
relation de Bragg
) sont ignorées par beaucoup.
En ce qui concerne l'optique géométrique, rappelons qu'il n'existe en général pas de centre optique ni de lentille équivalente pour un système centré quelconque.
Quelques candidats s'avèrent tout à fait incapables de tracer des rayons lumineux à travers des lentilles divergentes, en particulier si les objets ou images sont virtuels. Tout se passe comme s'ils avaient mémorisé des schémas prêts à reproduire, au lieu de comprendre des règles de tracé associés aux plans focaux et au centre optique.
, 
, 
, sans savoir quelles grandeurs physiques ils quantifient.
qui est une molécule radical et 
,où l'atome de bore ne satisfait pas à la règle de l'octet.
est présentée comme "cubique centrée".
.
.
et grandeur standard de réaction 
est très fréquente. Il en est de même pour la variation d'une grandeur 
et la grandeur de réaction 
. Certains candidats pensent que, quelles que soient les conditions et la grandeur extensive X, on peut écrire: 
.
, il convient de préciser la signification de ce
2
, et de connaître les conditions d'application de cette formule.