Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet 2020 (concours en circonstances exceptionnelles COVID). Variété des questions et prise en compte détaillée de tous les niveaux de réponse → très bon étalement des notes. Excellentes copies traitant une partie significative ; nombreuses prestations faibles. Image décevante des compétences sur certains sujets simples a priori. Présentation variable.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Q1-Q5 — Diagramme logarithmique et Nyquist-Shannon(Q1-Q5)Niveau attendu
Lecture d'un diagramme logarithmique, conversion dB→V (compétences pas universellement acquises). Énoncé du théorème de Nyquist-Shannon connu, mais f_max mal interprétée. Lien proportionnalité harmoniques-fondamental pour tracé (Q4) ou comparaison spectrogramme expérimental (Q5).
- Partie II — Q6-Q10 — Propagation, interférence, théorème de Pythagore(Q6-Q10)Difficile
Propagation aller augmente la phase retard ; mais beaucoup font « remonter » la phase au retour. Q9 1/3 des copies n'affirment pas Δφ ≡ 0 [2π]. Q10 inégalité triangulaire remplacée par égalité (l'onde sonore monte l'escalier !) — Pythagore fortement suggéré.
- Partie III — Q11-Q16 — Spectrogramme et diffraction(Q11-Q16)Difficile
Q11-Q14 utilisation du diagramme dn_g(n) pour tracé du spectrogramme d'écho ; forme des f_i(t) rarement justifiée. Q14 commentaires pauvres. Q16 ouverture angulaire de diffraction affirmée comme universelle (10⁻³ rad, 1°, 30°, π/4, 100 rad sic !).
- Partie IV — Q17-Q24 — Atmosphère et bilan de puissance(Q17-Q24)Niveau attendu
Q17-Q18 équilibre atmosphère plutôt bien traité, sauf hypothèse d'incompressibilité pour évaluer Δρ — pièges sur unités (g/kg, bar/Pa). Q19-Q21, Q24 plutôt bien traitées. Q22-Q23 bilan de puissance discriminant : système, entrant/sortant/perdu.
- Partie V — Q25-Q29 — Onde EM et transport de puissance(Q25-Q29)Très difficile
Q25-Q27 plus formelles et techniques. Q28-Q29 très peu abordées — pourtant simple lecture de document.
Analyse globale du jury
« Le sujet de Physique 1 se proposait, sous le prétexte d'explorer la Physique au temps des Mayas, d'évaluer la maîtrise des connaissances et savoir-faire relatifs à l'analyse spectrale des signaux périodiques, la propagation, la condition d'interférence constructive et la diffraction des ondes, l'équilibre isotherme d'un gaz parfait dans le champ de pesanteur, la propagation d'une onde électromagnétique et le transport de puissance associé. La variété des questions posées ainsi que la prise en compte de manière très détaillée de tous les niveaux de réponse à ces questions ont permis un très bon étalement des notes. Dans les circonstances exceptionnelles du concours 2020, le jury a eu à cœur de contribuer à un classement aussi fiable que possible des candidats. Les correcteurs ont eu le… »
Top pièges sanctionnés
Q6-Q9 : faire « remonter » la phase au retour, omettre Δφ ≡ 0 [2π] pour interférence constructive-2 pts
« Q6 à 9 - Ces questions ont été mal traitées par beaucoup de candidats, un peu à la surprise du jury ; même ceux qui ont compris que la propagation « aller » augmente la phase retard du signal ont souvent fait « remonter » la phase lors de la propagation retour. Enfin, le tiers environ des copies ayant abordé la Q9 n'affirment même pas que le déphasage des ondes qui interfèrent constructivement est Δφ ≡ 0 [2π]. »
Q10 : remplacer l'inégalité triangulaire par une égalité (onde monte l'escalier)-2 pts
« Q10 - Un grand nombre de copies remplacent ici l'inégalité triangulaire par une égalité, un peu comme si l'onde sonore montait l'escalier, ce qui est d'autant plus surprenant que l'emploi du théorème de Pythagore était fortement suggéré par la formulation même des questions posées. »
Q16 : affirmer une valeur universelle pour l'ouverture angulaire (1°, π/4, 100 rad…)-1 pts
« Q16 - Un très grand nombre de candidats se contente d'affirmer une valeur numérique pour l'ouverture angulaire due à la diffraction, comme si elle était universelle et bien connue, par exemple 10⁻³ rad, 1°, 30°, π/4… ou même 100 rad (sic). »
Q17-Q18 : poser une hypothèse d'incompressibilité pour évaluer Δρ d'atmosphère-2 pts
« Q17 et 18 - Ces calculs classiques d'équilibre de l'atmosphère sont en général bien traités, sauf par les candidats qui débutent par une hypothèse d'incompressibilité… pour évaluer une variation de masse volumique ou qui tombent dans les pièges classiques des unités (gramme ou kilogramme, bar ou pascal…). »
Résultat numérique inachevé (1/7, √6, 10^(−2,5)) ou unité acceptable-1 pts
« Les applications numériques sont essentielles en Physique ; elles sont donc justement valorisées par le barème. Rappelons qu'un résultat inachevé (comme 1/7, √6 ou 10^(−2,5)) n'est pas pris en compte. Les résultats doivent aussi être accompagnés de l'unité associée, dans une forme acceptable (un champ électrique ne s'exprime pas en W^(1/2)·m^(−1)·s^(−1/2)) pour être considérés. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique PSI, session 2020 · PDF officiel ↗
Ressources
Téléchargements
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