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Annale · 2021★★★Niveau moyenSession du 20 avril 2021

Modélisation X-ENS PSI 2021, génératrice houlomotrice

Sujet Modélisation X-ENS PSI 2021, génératrice houlomotrice (énergie des vagues). Cinq parties indépendantes : présentation, vagues et énergétique, mécanique du système, asservissement, conversion électrique. Moyenne 9,501/20, écart-type 3,18. Top pièges et analyse Hadamard.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2021 :

ModelisationMathsPhysiqueS2I

Top piège du sujet

Résultat trouvé miraculeusement à partir de démonstration manifestement erronée

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.50

Médiane

9.5

Écart-type

3.19

Q1 (25%)

7.3

Q3 (75%)

11.7

Candidats présents

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Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Épreuve de modélisation 5h sur l'étude d'une génératrice houlomotrice (énergie des vagues). Cinq parties indépendantes connectées par le fil conducteur de la problématique. Le sujet s'appuyait sur des connaissances et compétences de disciplines complémentaires : sciences physiques (mécanique des fluides, électricité), sciences de l'ingénieur (contexte industriel, automatique, mécanique, commande) et mathématiques.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1, Présentation (sans question)(intro)Abordable

    Introduction de la problématique générale.

  2. Partie IIPartie 2, Étude énergétique et vagues(Q1-Q17)Niveau attendu

    Q2 globalement réussie. Q4 résultat sorti sans démonstration. Q7 confusion imperméabilité / vitesse vectorielle nulle. Q9 résultat correct à partir de démonstration fausse. Q12 trajectoires en cercles peu vue.

  3. Partie IIIPartie 3, Mécanique du système houlomoteur(Q18-Q39)Difficile

    Q22 hypothèse petits déplacements mal exploitée, fautes dans produit vectoriel. Q26 fautes sur volumes. Q31 erreurs de signes. Q33 bilan des actions mécaniques incorrect.

  4. Partie IVPartie 4, Asservissement et commande(Q40-Q45)Difficile

    Q40-Q41 globalement réussies. Q42 résultats corrects à partir de démonstration fausse. Q45 plusieurs fautes de signe dans schéma bloc.

  5. Partie VPartie 5, Conversion électrique(Q46-Q57)Très difficile

    Q46-Q48 globalement réussies. Q49 oubli de toutes les résistances. Q53 question peu traitée. Q57 globalement réussie quand traitée.

Analyse globale du jury

« L'épreuve d'une durée de 5 heures a porté cette année sur l'étude d'une génératrice houlomotrice. Le sujet comportait 5 parties indépendantes, dont la cohérence se faisait par le fil conducteur de la problématique étudiée. Il a plu aux candidats, vu que beaucoup d'entre eux ont abordé un nombre très significatif de questions, parfois même la totalité. Les notes sont correctement réparties. La moyenne est de 9,5/20, l'écart-type de 3,2. 8,30% de notes au-dessus de 14. »

Top pièges sanctionnés

  • Résultat trouvé miraculeusement à partir de démonstration manifestement erronée-3 pts

    « Néanmoins, il est regrettable que certains en profitent pour trouver un résultat 'juste' malgré une démonstration manifestement erronée. »

  • Confusion imperméabilité / condition aux limites de vitesse nulle (Q7)-1 pts

    « Plusieurs candidats ont confondu la condition d'imperméabilité avec une condition aux limites de vitesse (vectorielle) nulle. »

  • Hypothèse petits déplacements mal exploitée (Q22)-2 pts

    « L'hypothèse des petits déplacements a été assez mal exploitée. Énormément de fautes dans le produit vectoriel. »

  • Trajectoires des particules en cercles non vues (Q12)-1 pts

    « Peu de candidats ont vu que les trajectoires étaient des cercles. »

Source : Rapport du jury X-ENS · Modelisation PSI, session 2021 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve en quelques chiffres

L'épreuve Modélisation X-ENS PSI 2021 sur la génératrice houlomotrice : récupération de l'énergie des vagues. Cinq parties indépendantes : présentation, vagues et énergétique, mécanique du système, asservissement, conversion électrique.

Stats officielles : moyenne 9,501/20, écart-type 3,189, médiane 9,5. 8,30% au-dessus de 14. Sujet apprécié des candidats selon le jury.

Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Cinq parties indépendantes, il faut savoir choisir et avancer linéairement. Pas de résultats trafiqués : Q9 et Q42 piègent les candidats qui forcent les calculs.

Gestion des 5h : 20 min lecture, 1h30 sur Partie 2 (Q1-Q17, vagues), 1h30 sur Partie 3 (Q18-Q39, mécanique), 1h sur Partie 4 (Q40-Q45), 30 min sur Partie 5 (Q46-Q57), 10 min relecture.

Conseils du jury

Cinq conseils transversaux

  • Pas de calculs trafiqués pour résultat correct : Q9 et Q42 piégés.
  • Imperméabilité ≠ vitesse vectorielle nulle : Q7 confusion classique en mécanique des fluides.
  • Hypothèse des petits déplacements bien exploitée : Q22 : linéariser au premier ordre comme indiqué.
  • Trajectoires de particules : reconnaître les cercles : Q12 résultat classique des ondes en eau peu profonde.
  • Bilan des actions mécaniques complet : Q33 : ne pas oublier de forces.

Accompagnement personnalisé

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Structure du sujet

5 parties pour Modélisation 2021

Partie 1

introAccessible

Partie 1, Présentation · sans question

Introduction de la problématique générale.

Partie 2

Q1-Q17Difficulté moyenne

Partie 2, Étude énergétique et vagues

Q2 globalement réussie. Q4 résultat sorti sans démonstration. Q7 confusion imperméabilité / vitesse vectorielle nulle. Q9 résultat correct à partir de démonstration fausse. Q12 trajectoires en cercles peu vue.

Partie 3

Q18-Q39Difficile

Partie 3, Mécanique du système houlomoteur

Q22 hypothèse petits déplacements mal exploitée, fautes dans produit vectoriel. Q26 fautes sur volumes. Q31 erreurs de signes. Q33 bilan des actions mécaniques incorrect.

Partie 4

Q40-Q45Difficile

Partie 4, Asservissement et commande

Q40-Q41 globalement réussies. Q42 résultats corrects à partir de démonstration fausse. Q45 plusieurs fautes de signe dans schéma bloc.

Partie 5

Q46-Q57Très difficile

Partie 5, Conversion électrique

Q46-Q48 globalement réussies. Q49 oubli de toutes les résistances. Q53 question peu traitée. Q57 globalement réussie quand traitée.

Analyse globale

Ce que le jury retient de la session

« L'épreuve d'une durée de 5 heures a porté cette année sur l'étude d'une génératrice houlomotrice. Le sujet comportait 5 parties indépendantes, dont la cohérence se faisait par le fil conducteur de la problématique étudiée. Il a plu aux candidats, vu que beaucoup d'entre eux ont abordé un nombre très significatif de questions, parfois même la totalité. Les notes sont correctement réparties. La moyenne est de 9,5/20, l'écart-type de 3,2. 8,30% de notes au-dessus de 14. »

— Rapport du jury, X-ENS 2021

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Pièges du jury

4 pièges qui coûtent des points

Résultat trouvé miraculeusement à partir de démonstration manifestement erronée

-3 pts
« Néanmoins, il est regrettable que certains en profitent pour trouver un résultat 'juste' malgré une démonstration manifestement erronée. »

Confusion imperméabilité / condition aux limites de vitesse nulle (Q7)

-1 pt
« Plusieurs candidats ont confondu la condition d'imperméabilité avec une condition aux limites de vitesse (vectorielle) nulle. »

Hypothèse petits déplacements mal exploitée (Q22)

-2 pts
« L'hypothèse des petits déplacements a été assez mal exploitée. Énormément de fautes dans le produit vectoriel. »

Trajectoires des particules en cercles non vues (Q12)

-1 pt
« Peu de candidats ont vu que les trajectoires étaient des cercles. »

Stats officielles

L'épreuve en chiffres

Moyenne

9.50/20

Écart-type

3.19

Médiane

9.5/20

Q1, Q3

7.3, 11.7

Moyenne autour de 10/20 : épreuve équilibrée. L'écart-type 3.19 reflète le pouvoir discriminant attendu d'un concours X-ENS.

Méthode Hadamard

4 leviers pour gagner des points

Nos profs Hadamard, anciens taupins admis à Polytechnique, aux ENS, à CentraleSupélec, Mines Paris ou Ponts ParisTech, ont tous passé ce type d'épreuve. Voici les leviers concrets qu'ils transmettent à leurs élèves pour Modélisation X-ENS PSI.

Levier 1

Gestion du temps

4h d'épreuve, coefficient 5. Réserver 10-15 min de lecture intégrale, traiter les questions accessibles en priorité, garder 15-20 min de relecture finale. Sur X-ENS, une réponse partielle bien rédigée vaut mieux qu'un brouillon complet illisible.

Levier 2

Unités et ordres de grandeur

Toujours porter les unités jusqu'au résultat final. Vérifier la cohérence dimensionnelle. Donner un ordre de grandeur quand le résultat numérique est demandé. Le jury sanctionne explicitement les "AN sans unité".

Levier 3

Présentation de la copie

Numéroter les questions cohéremment, encadrer ou souligner les résultats, écriture lisible (pas de stylo qui bave, pas d'écriture minuscule). Le rapport X-ENS insiste : aucun bénéfice du doute n'est accordé sur une copie illisible.

Levier 4

Progression par paliers

Le sujet 2021 se décompose en 5 parties. Sécuriser entièrement la première avant de passer à la suivante : un palier propre rapporte plus que trois paliers bâclés. Les questions de cours et applications directes sont à viser à 100%.

Réviser

Chapitres à prioriser après ce sujet

  • Mécanique des fluides : ondes et propagation, milieu fluide
  • Mécanique du solide : asservissement, commande
  • Électromagnétisme : conversion électromécanique, génératrice
  • Automatique : schéma-bloc, fonction de transfert
  • Mécanique : bilans d'actions, équations de couplage

Ressources

Téléchargements

Sujet officiel, corrigé Hadamard et rapport jury — tout en un endroit.

FAQ

Questions fréquentes — 2021

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Préparation X-ENS · Modelisation PSI

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