Sciences physiques

Partie I

I.A) Seul le raisonnement énergétique traduit simplement la conversion électromécanique parfaite : moins d'un candidat sur deux développe correctement cette démonstration énergétique. L'algébrisation des couples et leurs signes sont souvent confondus.

I.A.2) La notion de régime permanent

 

n'est pas toujours bien assimilée, ce qui constitue un lourd handicap pour toute cette partie du problème. Cela conduit beaucoup de candidats à des développements lourds, car ils cherchent à déterminer les régimes transitoires sans d'ailleurs bien les isoler ensuite du régime permanent.

I.A.3) Répondre à une question quantitative consiste à exprimer les grandeurs recherchées en fonction des données et non en fonction d'autres grandeurs également recherchées. Il est surprenant qu'un candidat sur deux ne semble pas avoir compris cet objectif.

Moins grave, mais très désagréable : les résultats définitifs sont rarement simplifiés même lorsque ces simplifications sont immédiates.

Les lois d'Ohm sont le plus souvent justes (quelques fautes de signe parfois), mais un système très simple d'équations linéaires met beaucoup de candidats en difficulté.

Les fautes d'homogénéité sont rares, mais les candidats proposent trop souvent des expressions de la vitesse ou des courants susceptibles de prendre des valeurs infinies pour un choix banal des composants (dénominateur du type ).

I.B.1) La notion d'instant n'est pas toujours bien perçue.

La continuité de la vitesse est rarement justifiée.

La fonction machine de est généralement indiquée, mais sans préciser qu'il s'agit d'un moteur sans perte. La fonction génératrice de est généralement indiquée, mais sans préciser qu'il s'agit d'une génératrice fonctionnant à vide.

I.B.2) Les commentaires qualitatifs, même lorsqu'ils sont souhaités par l'énoncé, sont rarement présents.

I.B.3) Le commentaire attendu (généralement absent) consistait à souligner la symétrie du montage, et donc le caractère ni moteur, ni générateur de chaque machine.

I.B.4) Les candidats n'ayant pas su développer une démarche quantitative, se hasardent parfois à un raisonnement qualitatif qui conduit le plus souvent à des conclusions fantaisistes.

I.B.5) Peu de candidats se rendent compte que l'utilisation des résultats précédents, établis dans des conditions maintenant non valides, nécessite un mot de justification : la généralité du raisonnement algébrique méritait d'être signalée.

I.B.6) 10% des candidats seulement constatent qu'en prenant en compte les pertes mécaniques, la symétrie du montage impose aux 2 machines de fonctionner en moteur.

En conclusion de cette partie, on notera que le tiers des candidats maîtrise bien ce montage de base de la conversion électromécanique mais qu'une bonne moitié d'entre eux est en grande difficulté.

Partie II

II.A) Les unités de sont généralement bien exprimées, quelquefois de façon très indirecte !

II.B.1) L'objectif de la question est souvent bien compris, mais le caractère global du coefficient de frottement que l'énoncé souhaite introduire, est mal perçu : de nombreux candidats conservent le terme dissipatif sous forme d'une somme.

II.B.2) Cette équation de maille est presque toujours trouvée.

II.B.3) À partir des équations précédentes, le passage aux fonctions de transfert est généralement bon.

II.C.1) La réponse indicielle en courant est manifestement incompatible avec une fonction de transfert du premier ordre. Pourtant très peu de candidats concluent à la nécessité de prendre en compte l'inductance de la machine.

II.C.2) La réponse indicielle en vitesse est assez généralement identifiée comme celle d'un premier ordre passe-bas.

Question II.D)

Essai 1 : la moitié des candidats déduit de cet essai la résistance de l'induit, mais un tiers seulement de ceux-ci exploitent complètement les mesures en construisant le graphe ou en évoquant une régression linéaire.

Essai 3 : un quart des candidats exploitent cet essai, généralement avec succès.

Essai 2 : peu de candidats l'exploitent correctement. Quelques uns cependant remarquent qu'il conduit à une équation du second degré en qui ne suffit pas à sa détermination.

Essai 4 : les candidats proposent une grande variété de méthodes d'exploitation de la réponse indicielle d'un premier ordre passe-bas : valeur asymptotique, temps de réponse, pente à l'origine. La réponse en n'est a priori exploitable que pour t suffisamment grand puisque la modélisation est insuffisante. Son exploitation est en général abusive.

Au total, quelques pourcents des candidats seulement déterminent les différentes caractéristiques des machines.

Partie III

III.A.1) Le paramétrage temporel du découpage a trompé certains candidats. Leur valeur moyenne de ' est fausse.

III.A.2) Le rôle de la bobine de lissage est généralement connu, mais sa présence semble pour certains imposer une conduction ininterrompue dans .

III.B.1.2.3) Régime permanent et valeur moyenne sont souvent confondus, ce qui n'a d'ailleurs pas d'incidence sur les résultats.

III.C) La puissance moyenne reçue par la machine est souvent déterminée, ce qui n'est pas le cas de celle fournie par la source, de telle sorte que le rendement de cette alimentation sans perte n'est pas égal à 1 !

III.D) Les caractéristiques des interrupteurs sont souvent dessinées et exploitées sans que la convention d'algébrisation soit précisée : les conclusions sont alors évidemment inacceptables. L'inversion de structure est souvent constatée, mais peu de candidats généralisent ces deux structures en proposant un montage réversible. Le jury apprécie que les candidats montrent, simplement, qu'ils maîtrisent le dispositif ou le phénomène étudié.

Partie IV

IV.A) Le comparateur est en fait un comparateur-amplificateur. Cette amplification n'est souvent remarquée qu'à retardement, au cours des questions IV.D et est même parfois totalement absente.

IV.B) Le régime permanent est généralement déterminé, parfois par référence à la présence d'un intégrateur impliquant une erreur nulle (attention à l'utilisation des théorèmes liés à la transformation de Laplace : bien mettre en évidence les conditions de validité).

IV.C) Le lien schéma-bloc, équation différentielle est généralement correct.

IV.D.1.2.3) La notion de régime apériodique critique est généralement connue mais la forme complète de la réponse est rarement présente (forme générale inexacte, conditions initiales inexploitées...).

IV.D.4) Le caractère pseudo-oscillatoire de la courbe n°3 est assez souvent repéré, de même que la vitesse initiale non nulle de la courbe 2.

IV.D.5) Le jury n'a pas exigé le lien entre le temps de réponse de et celui lu sur .

IV.E.1) la valeur de est assez souvent obtenue, soit par de bons candidats arrivant en fin de problème, soit au contraire par des candidats ne semblant avoir de compétence, dans le cadre de ce problème, qu'en électronique élémentaire, et ayant donc sauté la plupart des autres questions.

IV.E.2) l'équation différentielle est alors parfois obtenue. Quelques rares candidats remarquent la correspondance entre les constantes de temps ancienne et nouvelle et déterminent exceptionnellement les valeurs de et .

Conclusion générale

Le premier tiers des candidats montre une plutôt bonne assimilation du programme mais escamote souvent les questions qualitatives , ce qui est regrettable compte tenu des objectifs de formation de la filière PSI.

Partie I

I.A. La température et le vecteur densité de courant de chaleur souvent cités n'ont pu être acceptés sans justification. La capacité thermique volumique était souvent absente de l'expression de la conservation de l'énergie.

I.B.1. De nombreuses démonstrations ont dû être rejetées car trop imprécises ; en particulier lorsque le terme de création n'était pas clairement défini : "nombre de particules créées" ou "nombre de particules créées par unité de volume" ou "nombre de particules créées par unité de temps ou de volume", etc. ; l'expression obtenue est à chaque fois différente et, bien sûr acceptée si cohérente avec la définition du terme de création.

I.B.2. Réaction chimique et réaction nucléaire, ou bien un exemple de chacune de ces catégories convenaient à la réponse. Des confusions entre transfert et création de particules.

I.C.1. Quelques fautes de signes et oublis du coefficient de diffusion.

I.C.2. L'invariance (ou non-invariance) des équations par renversement du temps est souvent citée. Les commentaires généraux sur l'irréversibilité des phénomènes de diffusion n'ont pu être acceptés puisqu'ils ne correspondaient pas à la question.

I.D.1. Très peu de bonnes réponses par confusion entre noyau et atome, nucléons et neutrons nombre de masse et numéro atomique, etc. Il est utile de rappeler qu'un simple "oui" ou équivalent est insuffisant.

I.D.2)3. Assez bien traitée. Quelques propositions en " " non justifiées.

I.D.4. Il est utile de rappeler qu'un simple "oui" ou équivalent est insuffisant. les nombreuses mauvaises réponses confondaient le niveau d'énergie du noyau avec les niveaux d'énergie des électrons dans l'atome.

I.D.5. Les conservations de la charge et de la masse ne sont quasiment jamais respectées. Le sens a été absent pour cette question.

I.D.6. L'énoncé rappelait la loi de cinétique d'ordre un ; malgré cela, de nombreuses propositions de durée étaient basées sur une cinétique d'ordre zéro.

I.E. Bon nombre de candidats ont conclu que " " par une "démonstration" en ordre de grandeur. Un simple raisonnement aux dimensions était préférable.

I.F.1.Bien traitée.

I.F.2. La demi-réaction n'est pas compatible avec le sens de diffusion des . Certains candidats font intervenir une oxydation du platine. Des erreurs sont également venues d'une confusion entre courant de particules et courant électrique conduisant à au lieu de .

I.G.1. Confusion entre dérivée partielle et différentielle, ainsi qu'entre enthalpie et enthalpie libre.

I.G.2. Peu de bonnes réponses complètes. La valeur de la concentration de référence est rarement donnée.

I.G.3. L'aspect qualitatif de la diffusion vers les plus faibles concentrations a été bien compris.

I.G.3.b. La réponse " " ne correspond pas à la question. Des candidats n'ont pas compris que le potentiel standard du soluté était le même de chaque côté de la paroi. De bonnes propositions pour la force de diffusion en

, ou .

I.H.1.Ce modèle ramené à une particule a été bien compris par les bons candidats.

I.H.2)3. Le lien (nombre d'Avogadro) entre l'énergie potentielle et le potentiel chimique a souvent été oublié, ce qui conduit à des rayons absurdes.

Partie II

II.A. Quelques fautes d'homogénéïté.

II.B. Des applications numériques sans unité ou en "SI", " " en guise de " ".

II.C.1. Les deux structures de Lewis sont rarement données correctement. "CN" est parfois pris pour un élément chimique.

II.C.2. Le caractère nucléophile de l'ion cyanure est connu, mais peu d'exemples sont donnéespour appuyer ce fait.

II.C.3. La détermination de l'état d'équilibre d'une réaction quasi totale a posé beaucoup de problèmes.

II.C.4. De nombreux candidats ont remarqué sans calcul que les facteurs deux dans la charge et la vitesse se compensaient pour donner un rayon identique à celui de .

II.D.1. La somme égale à 100% n'est pas due au caractère total de la réaction.

II.D.2. La valeur du n'a pratiquement jamais été trouvée ; est souvent déduit de la valeur du pH initial et non du premier saut de pH malgré des interprétations de courbes souvent correctes bien que trop superficielles : il s'agit de mettre en évidence les zones de prépondérance des espèces ainsi que les réactions de dosage.

II.E.1. Le raisonnement basé sur une dérivée nulle du vecteur vitesse ne convient pas ici. Le passage en notation complexe a souvent simplifié la vie des candidats. De fastidieux calculs en réels ont également été proposés.

II.E.2. Une confusion entre l'amplitude des oscillations et de la vitesse aurait pu être évitée grâce à la lecture de l'unité employée dans la question suivante.

II.F.1. Les résultats des parties précédentes permettaient de trouver l'expression demandée.

II.F.2. Un conductimètre permet de mesurer une conductance et non une conductivité. Malgré l'effet de dilution souvent omis, des segments de droite ont été présentés sans plus de commentaires.

II.F.3. Comme à la question 2, qui entre dans le cadre des programmes de TP, la réussite est faible.

II.F.4. Éviter une électrolyse ou une polarisation des électrodes a été jugé valide.

Partie III

III.A.1. La décomposition est rarement claire. Un entrelacs de calculs automatiques non structurés ne peut constituer une réponse à la question posée.

III.A.2. Les conditions sont souvent données. Seules celles justifiées ont été acceptées.

III.A.3. Une connaissance pratique de l'électronique permet d'éviter de proposer des valeurs de résistance de l'ordre de l'Ohm ou du décaOhm.

III.B. Une valeur exacte issue d'un calcul incohérent n'a pas suffi à convaincre les correcteurs.

III.C.D. L'action de chaque bloc du montage, leur association et leur interprétation (en terme de spectre) sont bien comprises par les candidats qui ont abordé ces parties.

Partie IV

IV.A.1. Ce qui n'est pas diffusion n'est pas nécessairement convection. C'est la "migration des ions sous l'action d'un champ" qui était attendue.

IV.A.2. Le résultat obtenu n'a pas suscité de commentaires pertinents.

IV.B.1. L'inhomogénéité des concentrations en Fe(II) et (III) est rarement citée.

IV.B.2.3. Assez bien.

IV.C. Trés peu de bonnes choses.