Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Étude de la propulsion d'une fusée, de façon classique ou ionique. Six parties indépendantes abordant successivement mécanique (quantité de mouvement, EDO), thermodynamique (premier principe industriel, synthèse de l'eau), électromagnétisme (forces électromagnétiques, divergence du champ E, conservation de la charge). Sujet de difficulté variable mêlant questions simples du cours, modélisation et discussions d'ordres de grandeur.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Partie 1 — Quantité de mouvement et fusée classique (Q1-Q9)(Q1-Q9)Niveau attendu
Q1 quantité de mouvement à t+dt — système mal défini, erreurs de signe. Q2 résultat donné — contorsions malhonnêtes. Q9 problèmes de signe.
- Partie II — Partie 2 — Thermodynamique de la combustion (Q10-Q14)(Q10-Q14)Difficile
Q12 premier principe sous sa forme industrielle. Q14 réaction = synthèse de l'eau (proportions stœchiométriques) ; étonnant que peu d'étudiants en filière PC connaissent cette réaction.
- Partie III — Partie 3 — Forces électromagnétiques et propulsion ionique (Q15-Q28)(Q15-Q28)Difficile
Q15 forces électromagnétiques peu ou mal connues. Q17 nullité de la densité volumique — conservation de la charge avec div(E) = 0 (pas conservation de la charge). Q19 ω négatif sans surprise. Q28 Ep = mgh pour un satellite (!) ; énergie mécanique constante avec frottements (incohérent).
Analyse globale du jury
« Cette épreuve a permis d'opérer une distinction claire entre les candidats qui ont su faire preuve de rigueur dans la modélisation ainsi que d'esprit critique au vu de leurs résultats et ceux qui enchaînaient des calculs sans tenir compte du contexte voire qui récitaient un cours non maîtrisé. Le barème tenait autant compte de résultats calculatoires que de leur discussion argumentée. Les applications numériques pesaient de tout leur poids dans le barème ainsi que les commentaires. »
Top pièges sanctionnés
Q1 — système non défini, erreurs de signe sur la quantité de mouvement-2 pts
« Cette question fut en général très mal traitée : outre un grand nombre d'erreurs de signes, beaucoup ont mal évalué la quantité de mouvement à t + dt ; généralement parce qu'ils n'avaient pas pris la peine de définir soigneusement le système dont ils parlaient. »
Q14 — synthèse de l'eau inconnue en filière PC-2 pts
« Très peu d'étudiants ont compris que la réaction était celle de la synthèse de l'eau. Il est tout de même étonnant qu'en filière PC, aussi peu d'étudiants connaissent la réaction de synthèse de l'eau, d'autant que l'énoncé précisait que les proportions étaient stœchiométriques. »
Q17 — équation de conservation de la charge avec div(E) = 0-2 pts
« La nullité de la densité volumique de charge a rarement été correctement établie ; bien souvent les candidats essayaient de « recaser » l'équation de conservation de la charge, sans remarquer que la divergence du champ électrique était… nulle ! »
Q19 — ω négatif sans surprise-1 pts
« Un bon nombre de candidats sont allés jusqu'à trouver oméga négatif, sans que cela semble les surprendre. »
Q28 — Ep = mgh pour un satellite-2 pts
« Outre un bon nombre de copies dans lesquelles on trouvait la relation Ep = mgh (pour un satellite !!) bien d'autres considéraient que l'énergie mécanique était constante… tout en parlant de l'énergie dissipée par frottements !! bien peu ont dans cette question fait preuve d'un élémentaire sens critique. »
Q2 — contorsions pour atteindre un résultat donné-2 pts
« Le résultat correct ne pouvait être obtenu sans celui de la question précédente ; comme il était donné, de nombreux candidats l'ont bien sûr trouvé, au prix de contorsions intellectuelles franchement honteuses : il faut savoir que ce type de malhonnêteté indispose le correcteur plus qu'autre chose. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique PC, session 2015 · PDF officiel ↗
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