Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet « Et pour un neutron de plus… » : deutérium (²H) et son noyau le deuton. 33 questions en 3 parties totalement indépendantes : I. Masses (4 questions, ~10 %) ; II. Atome en mécanique classique, description spectroscopique (9 questions, ~30 %) ; III. Deuton en mécanique quantique, énergie potentielle constante par morceaux (18 questions, ~60 %). Sans calculatrice, deux chiffres significatifs.
Structure de l'épreuve
- Partie I — I. Masses du deuton et du deutérium(Q1-Q4)Abordable
Aucune connaissance disciplinaire requise. Q3 non comprise par la majorité (12 % bonnes) : HDO = 2/6420, D2O = 1/6420² (confondu avec 1 pour 2). Q4 « résultats les plus décevants » — eau lourde confondue avec eau oxygénée, voire « eau de Lourdes ».
- Partie II — II. Approche classique (atome de deutérium)Niveau attendu
Programme 2ème année : propagation, composition vitesses, Boltzmann, Doppler, spectroscopie. Q5 série de Balmer dans le visible méconnue — valeurs de 10⁻⁴² m à 10⁺⁷³ m. Q11 Boltzmann méconnu. Q15 valeurs absurdes (10⁻⁴⁷ K à 10¹⁴ K).
- Partie III — III. Approche quantique (noyau du deuton)(Q16-Q33)Très difficile
Équation de Schrödinger puis interaction neutron-proton. Q17 calculatoire grandement discriminante (« donc » remplaçant une étape cruciale ne fait pas illusion). Q22 5 % de réussite. Q26 cotan(X) = 1/tan(X) « reste mystérieuse » — graphe de −X/tan(X) « relève de la magie ». Q31-Q33 à peine abordées.
Analyse globale du jury
« Les différentes questions de l'épreuve ont été toutes abordées, seules les questions 32 et 33 n'ayant pas trouvé de réponses complètement satisfaisantes. Les questions de cours ont souvent reçu des réponses non construites ou de simples affirmations. Les applications numériques ont donné lieu à une très grande dispersion des résultats, mettant en évidence un manque de pertinence. L'indépendance des trois parties a fait que nombre de candidats sont passés d'une partie à une autre sans jamais en finir aucune : ils ne peuvent espérer recevoir une note gratifiante. Au moins 25 % des copies ont une présentation et/ou écriture négligées, sanctionnées. »
Top pièges sanctionnés
Proportion HDO/D2O mal calculée — répartition aléatoire (Q3)-2 pts
« Question non comprise par la majorité des candidats (12 % de bonnes réponses pour 2 candidats sur 3 qui ont abordé la question), même pour ceux qui ont suggéré avec pertinence une répartition aléatoire des atomes de deutérium. La proportion de HDO en molécules est de 2/6420 et celle de D2O de 1/6420². Une proportion de 1 pour 2 a été trop souvent proposée. »
Eau lourde confondue avec eau oxygénée ou « eau de Lourdes » (Q4)-2 pts
« Question de culture scientifique qui a apporté les résultats les plus décevants de toute l'épreuve, voire même permis de constituer un bêtisier à elle seule ! Beaucoup confondent visiblement l'eau lourde avec l'eau oxygénée comme le suggèrent le nombre d'applications à la coiffure et la coloration des cheveux que le jury a pu lire, sans même parler de « l'eau de Lourdes » aux propriétés miraculeuses. »
Valeurs numériques absurdes — série de Balmer hors du visible (Q5, Q15)-2 pts
« On a pu lire des valeurs allant de 10⁻⁴² m à 10⁺⁷³ m. La quasi-totalité des candidats ne sait pas que la série de Balmer est dans le visible. […] Question avec AN qui a conduit à des valeurs particulièrement absurdes ! De T < 0, à 10⁻⁴⁷ K ou 10¹⁴ K. Le pire reste le commentaire du candidat qui cherche absolument à justifier de telles réponses. »
Sauter d'une partie à l'autre sans en finir aucune-3 pts
« L'indépendance des trois parties a fait que nombre de candidats sont passés d'une partie à une autre, sans jamais en finir aucune : ils ne peuvent espérer recevoir une note gratifiante. »
Donc remplaçant une étape cruciale (Q17, Q20)-2 pts
« Il ne suffisait pas d'invoquer la « séparation des variables » pour justifier les deux équations fournies, encore fallait-il réécrire l'équation de Schrödinger sous forme séparée. C'est l'occasion de rappeler aux candidats qu'un « donc » remplaçant opportunément une étape cruciale du raisonnement ne fera pas illusion. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique MP, session 2018 · PDF officiel ↗
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