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Annale · 2025★★★Niveau moyenSession du 29 avril 2025· 6 476 candidats

Physique I Mines-Ponts MP 2025, sujet, corrigé et rapport jury

Sujet en 4 parties autour de l'optique ondulatoire et de la physique quantique : relativité restreinte (énergie-impulsion), spectre de l'hydrogène, dispositif optique pour mesurer ses raies, équations de Schrödinger et Klein-Gordon comme équations d'ondes (effet tunnel relativiste). Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury CCMP.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Top piège du sujet

Homogénéité non vérifiée sur des grandeurs simples (Q1-Q4, Q20-Q22)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

11.00

Médiane

11.0

Écart-type

4.15

Q1 (25%)

8.2

Q3 (75%)

13.8

Candidats présents

6 476

sur 6 815 inscrits · 4.9% d'absents

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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

Sujet sur l'optique ondulatoire et la physique quantique, faisant le pont avec la relativité restreinte (énergie-impulsion). Partie I : notions de relativité. Partie II (très courte) : spectre de l'hydrogène. Partie III (très classique) : dispositif optique de type Michelson pour mesurer les raies. Partie IV (décorrélée) : équations de Schrödinger et Klein-Gordon comme équations d'ondes, effet tunnel relativiste avec transmission totale.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie I, Relativité restreinte (énergie-impulsion)(Q1-Q8)Niveau attendu

    Q1-Q3 bien traitées (dimension, relation impulsion-vitesse). Q4 : majorité qui ne simplifie pas au maximum. Q5 « étonnamment sélective », masse photon « très petite » au lieu de strictement nulle. Q6 contre toute attente très sélective (bilan énergie + impulsion).

  2. Partie IIPartie II, Spectre de l'hydrogène(Q7-Q9)Difficile

    Partie très courte. Q7 peu traitée (confusion E_i et énergie de masse mc²). Q8 souvent mal traitée : la longueur d'onde du photon émis est associée à une différence d'énergie, et non à un niveau d'énergie seul.

  3. Partie IIIPartie III, Dispositif optique (interférométrie classique)(Q10-Q16)Difficile

    Q10 bien traitée (taille des sources et localisation). Q12 : Malus et retour inverse de la lumière invoqués de façon incantatoire. Q13 : « incertitude-type relative » mal interprétée, presque aucune copie n'a calculé Δλ/λ_0. Q15 : calculs sans protocole expérimental clair.

  4. Partie IVPartie IV, Schrödinger / Klein-Gordon (équations d'ondes)(Q17-Q25)Très difficile

    Q19 : interprétation inverse de la formule (décalage vers le rouge au lieu du bleu). Q20 : confusion état stationnaire / onde stationnaire. Q21-Q22 : « v_g > c donc l'équation est relativiste » (justifications alarmantes). Q23 : effet tunnel bien connu. Q24-Q25 peu traitées.

Analyse globale du jury

« Le jury insiste à nouveau : il est conseillé aux candidats de toujours vérifier l'homogénéité des équations obtenues. Le sujet manipulait des grandeurs dimensionnellement simples (vitesses, énergies, impulsions) pourtant malmenées beaucoup trop régulièrement (Q1-Q4, Q20-Q22). Le jury déplore qu'une trop grande proportion de candidats ne maîtrise pas les connaissances du cours, sur l'interféromètre de Michelson par exemple, on peut citer le tracé des rayons, la démonstration rigoureuse de la différence de marche en lame d'air, le calcul du rayon des anneaux. Des questions de cours bien traitées permettent d'obtenir un bon nombre de points suffisant pour atteindre la moyenne à l'épreuve. Bien lire l'énoncé : si on demande E = f(E_0, v, c), une réponse contenant la masse m ne peut convenir. »

Top pièges sanctionnés

  • Homogénéité non vérifiée sur des grandeurs simples (Q1-Q4, Q20-Q22)-2 pts

    « S'il s'agit d'une remarque habituelle de jury de physique, la correction de cette épreuve nous impose d'insister à nouveau sur ce point : il est conseillé aux candidats et candidates de toujours vérifier l'homogénéité des équations obtenues ! Le sujet manipulait des grandeurs dimensionnellement simples (vitesses, énergies, impulsions essentiellement) pourtant malmenées beaucoup trop régulièrement. »

  • Masse du photon « très petite » au lieu de strictement nulle (Q5)-1 pts

    « Une minorité non négligeable des copies mentionne une masse du photon « très petite » ou « négligeable ». Comme toujours en physique, ces formulations n'ont pas de sens sans grandeur à laquelle la comparer. Ici la masse doit être strictement nulle pour espérer que la formule ait un sens si v = c. »

  • Cours d'optique non maîtrisé (Michelson, états stationnaires)-2 pts

    « Cette année particulièrement, le jury déplore qu'une trop grande proportion de candidats ne maîtrise pas les connaissances du cours. Sur l'interféromètre de Michelson par exemple, on peut citer le tracé des rayons, la démonstration rigoureuse de la différence de marche en lame d'air, le calcul du rayon des anneaux. (...) Des questions de cours bien traitées permettent d'obtenir un bon nombre de points suffisant pour obtenir la moyenne à l'épreuve. »

  • « v_g > c donc l'équation est relativiste » (raisonnement alarmant Q21-Q22)-1 pts

    « Les calculs de cette question et celle d'après ont donné un grand nombre de calculs inhomogènes, ainsi que des justifications alarmantes se résumant à « v_g > c, donc l'équation est relativiste ». »

  • Confusion état stationnaire / onde stationnaire (Q20)-1 pts

    « Le jury a vu un nombre considérable de réponses manquant de cohérence où après avoir assuré qu'il s'agissait d'une « onde » stationnaire, il était écrit juste en-dessous que l'onde se déplaçait. Les notions d'état stationnaire et d'onde stationnaire ne doivent pas être confondues. »

  • Réponse hors-question : ne pas lire l'énoncé-2 pts

    « Il est conseillé de bien lire l'énoncé. Si l'énoncé demande une fonction E = f(E_0, v, c), une réponse contenant la masse m ne peut convenir. De plus, la quantité demandée est E et non E². Si l'énoncé demande une relation vectorielle, donner une relation scalaire fait perdre des points. Lorsqu'un schéma est demandé, l'absence de schéma est systématiquement sanctionnée. De même, la réponse à une question doit être formulée par une phrase. Trop de copies ne sont que de longues suites de formules sans le moindre effort pour expliquer son raisonnement. »

Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique MP, session 2025 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve Physique I 2025

L'épreuve Physique I Mines-Ponts MP 2025 s'est déroulée fin avril 2025, en 3 heures, coefficient 3. Sujet commun aux filières MP et MPI.

Le sujet portait essentiellement sur l'optique ondulatoire et la physique quantique, avec un fil conducteur autour du spectre de l'hydrogène. Quatre parties : (I) énergie-impulsion en relativité restreinte, (II) spectre de l'hydrogène (très courte), (III) dispositif optique de type Michelson pour mesurer les raies (très classique), (IV) équations de Schrödinger et Klein-Gordon comme équations d'ondes, effet tunnel relativiste avec transmission totale.

Le rapport CCMP 2025 ne publie pas la moyenne ni l'écart-type pour cette épreuve. Le jury insiste : « des questions de cours bien traitées permettent d'obtenir un bon nombre de points suffisant pour atteindre la moyenne à l'épreuve ». Le levier principal pour viser au-dessus : le cours d'optique ondulatoire (Michelson) et de mécanique quantique solidement maîtrisé.

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Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Le jury 2025 reprend à nouveau son leitmotiv : « il est conseillé aux candidats de toujours vérifier l'homogénéité des équations obtenues ». Stratégie clé : traiter solidement la Partie III (Michelson, lame d'air, anneaux) et les questions de cours de la Partie IV où le jury liste explicitement ce qui doit être su.

Si tu vises la moyenne (top 50%)

Q1-Q5 (relativité restreinte) avec applications numériques en eV soignées. Q10 (sources et localisation des interférences) bien traitée par la majorité, capitalise dessus. Q19 attention au sens du décalage spectral (rouge vs bleu). Réussis Q23 (effet tunnel bien connu). Évite le piège « masse photon très petite » (Q5), c'est strictement nul.

Si tu vises 14+ (top 10%)

Q4 simplifie au maximum les expressions algébriques (le jury sanctionne les calculs non simplifiés). Q6 (bilan énergie + bilan impulsion) « contre toute attente très sélective », c'est exactement là que se joue la note. Q15 demande un protocole expérimental clair, pas un calcul plaqué. Sur Q21-Q22, distingue rigoureusement vitesse de phase, vitesse de groupe et caractère relativiste de l'équation.

Présentation : encadrer un résultat littéral, souligner une application numérique au format scientifique (jamais en fraction), avec un nombre de chiffres significatifs convenable et une unité (« choisir une charge en coulomb plutôt qu'en farad·volts »). Lire l'énoncé : si on demande E = f(E_0, v, c), une réponse contenant m ne convient pas. Pas de schéma demandé sans schéma fourni : sanction systématique. Toute réponse limitée à « oui » ou « non » n'obtient aucun point.

Conseils du jury

Cinq conseils transversaux

  • Toujours vérifier l'homogénéité des équations : vitesses, énergies, impulsions ont été « malmenées beaucoup trop régulièrement » sur Q1-Q4 et Q20-Q22.
  • Maîtriser les démonstrations classiques de Michelson : tracé des rayons, différence de marche en lame d'air, calcul du rayon des anneaux. Le jury liste précisément ces trois compétences.
  • Distinguer état stationnaire et onde stationnaire : le jury a vu « un nombre considérable de réponses » incohérentes sur Q20 (l'onde stationnaire ne se déplace pas).
  • Application numérique au format scientifique : pas de fraction, nombre de CS adéquat, unité. « S.I. » non admis comme unité, courbe sans légende d'axes vaut 0.
  • Lire l'énoncé et y répondre : E ≠ E², relation vectorielle ≠ relation scalaire, schéma demandé = schéma fourni. « Oui » ou « non » seul n'obtient aucun point.

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2025

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Préparation Mines-Ponts · Physique MP

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