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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 29 avril 2023· 5 086 candidats

Physique II Mines-Ponts MP 2023, élasticité, Kappler, sujet, jury

Déformations élastiques d'un solide en trois parties : ressorts et associations, modèle quantique des puits 3D pour le module d'Young, expérience de Kappler (loi de Boltzmann en physique statistique). Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury CCMP.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Top piège du sujet

Lois mathématiques élémentaires non respectées (Q4-Q5)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

10.57

Médiane

10.6

Écart-type

3.98

Q1 (25%)

7.9

Q3 (75%)

13.3

Candidats présents

5 086

sur 5 323 inscrits · 4.5% 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 les déformations élastiques dans un solide, progressif. Partie I, élasticité d'un solide : ressort, association de ressorts, mise en rotation et forces inertielles. Partie II, modèle quantique : solide = collection de puits 3D pour les électrons, expression du module d'Young en fonction des paramètres quantiques. Partie III, expérience de Kappler : ressort de très faible raideur pour mettre en évidence la loi de Boltzmann. Sujet spécifique filière MP.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IÉlasticité classique, ressort, association, rotation(Q1-Q9)Niveau attendu

    Q1-Q5 fondamentaux de l'élasticité. Q4-Q5 trop de candidats n'ont pas respecté les lois élémentaires des mathématiques (résultats faux). Q6-Q7 réponse directe attendue, schématisation souvent sans soin. Q8-Q9 approche dimensionnelle, similitude entre dépendances rarement mise en avant.

  2. Partie IIBilan local et étude mécanique en référentiel non galiléen(Q10-Q14)Difficile

    Q10-Q11, taux d'accroissement d'une grandeur, bilan local indispensable. Q12 comportement limite mécanique difficile à mettre en œuvre. La partie I.C faisait appel à des techniques de bilan vues en MP lors des bilans thermiques, il faut savoir transposer.

  3. Partie IIIModèle quantique, puits 3D et module d'Young(Q15-Q24)Difficile

    Q15 définition rigoureuse de Ψ et de ses propriétés (les définitions vagues ne peuvent convenir). Q16 séparation des variables dans Schrödinger. Q17 calculs 3D. Q21 dénombrement de cellules globalement bien réussi.

  4. Partie IVExpérience de Kappler et loi de Boltzmann(Q25-Q29)Très difficile

    Partie III, outils de physique statistique. Q26 γ(θ) par facteur de Boltzmann. Q27, jury apprécie fortement les copies évitant des calculs inutiles par étude de parité. Q29 expériences de Jean Perrin attendues.

Analyse globale du jury

« Le jury déplore une qualité de rédaction terriblement basse, ce qui bloque parfois la simple lecture. Des copies entières sont parfois illisibles. Les questions simples donnent parfois à lire des développements extrêmement longs, loin de toute réalité, le caractère concis est un gage de qualité. Les études mécaniques sont trop souvent faites en dehors d'un cadre usuel : référentiel, schéma, projection. Nombre de candidats ont tenté de répondre à beaucoup de questions mais ont abandonné proches de la réponse, la ténacité est souvent source de réussite. L'écrit a permis de classer les candidats de façon satisfaisante. »

Top pièges sanctionnés

  • Lois mathématiques élémentaires non respectées (Q4-Q5)-2 pts

    « Trop de candidats n'ont pas respecté les lois élémentaires des mathématiques ce qui a eu pour conséquence un résultat faux. »

  • Schématisation négligée en physique-1 pts

    « La schématisation est souvent sans aucun soin. Un schéma en physique doit être simple et clair. »

  • Études mécaniques sans cadre, référentiel, schéma, projection manquants-2 pts

    « Le jury note que les études mécaniques sont trop souvent faites en dehors d'un cadre usuel de la mécanique : référentiel, schéma, projection. Nombre de candidats ont tenté de répondre à beaucoup de questions mais ont abandonné proches de la réponse. »

  • Bilan local forcé sans fondement (Q10-Q11)-2 pts

    « Ont pour socle l'expression du taux d'accroissement d'une grandeur. Il faut donc construire les réponses via un bilan local. Vouloir forcer l'apparition de la réponse sans fondement reste sans finalité. »

  • Définitions vagues ou floues de la fonction d'onde (Q15)-2 pts

    « Le jury attend dans les définitions aussi fondatrices que la fonction d'onde et ses propriétés une extrême rigueur quant au sens des mots employés. Les définitions vagues et/ou floues ne peuvent convenir. »

  • Calculs inutiles non détectés par étude de parité (Q27)-1 pts

    « Le jury a apprécié fortement les copies qui ont su faire preuve de hauteur et qui se sont retenues de faire des calculs inutiles par étude rapide de la parité de la fonction de densité de probabilité. »

Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique MP, session 2023 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve Physique II 2023

L'épreuve Physique II Mines-Ponts MP 2023 s'est déroulée fin avril 2023, durée 4h, coefficient 4. Sujet spécifique filière MP (à la différence de Physique I commun MP/MPI).

Le thème : les déformations élastiques d'un solide, en trois parties progressives. Partie I, élasticité classique : étude d'un ressort puis d'une association de ressorts, impact d'une mise en rotation et effet des forces inertielles. Partie II, modèle quantique : solide décrit comme collection de puits 3D pour les électrons, expression du module d'élasticité d'Young en fonction des paramètres quantiques. Partie III, expérience de Kappler : ressort de très faible raideur pour mettre en évidence la loi de Boltzmann.

Le rapport jury 2023 ne publie pas de moyenne. Le jury indique : « l'écrit de physique MP 2 a permis de classer les candidats de façon satisfaisante. Le travail de fond sur les deux années de CPGE qui structure la réflexion a été une qualité appréciée. » Mais aussi, sévèrement, « le jury déplore une qualité de rédaction terriblement basse, ce qui bloque parfois la simple lecture et compréhension de la réponse proposée. »

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Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Le sujet propose plusieurs points d'entrée et un éventail varié de questions, analyses dimensionnelles, démonstrations de cours (1ère et 2ème années), études mécaniques usuelles. Stratégie : ténacité et finition des questions. Le jury note que « nombre de candidats ont tenté de répondre à beaucoup de questions mais ont abandonné proches de la réponse ».

Si tu vises 8-11/20 (médiane à top 30%)

Soigne Q1-Q9 : la rigueur dans la démonstration des bases de la physique (Q1) avec respect du jeu de variables demandées, le bilan d'actions sur les deux masses (Q2), l'analyse dimensionnelle pour E (Q13). Sur Schrödinger, Q15 demande une définition rigoureuse de Ψ, pas de définition vague.

Si tu vises 13+ (top 10%)

Q10-Q11 (bilan local rigoureux, pas de réponse forcée), Q22 (déformations relatives par dérivation logarithmique), Q26-Q27 sur Kappler (γ(θ) par facteur de Boltzmann + parité de la densité pour éviter les calculs inutiles), Q29 (expériences de Jean Perrin attendues). Le jury a « fortement apprécié » les copies sachant prendre de la hauteur.

Cadre mécanique systématique : référentiel, schéma, projection. C'est l'absence de ce cadre que le jury signale comme cause des abandons proches de la réponse. Sur les bilans locaux (Q10-Q11), construire la réponse via le taux d'accroissement, pas en forçant l'apparition du résultat attendu.

Conseils du jury

Conseils transversaux

  • Cadre mécanique explicite : référentiel, schéma simple et clair, projection. Sans ce cadre, l'étude mécanique conduit à abandonner proche de la réponse.
  • Soin de rédaction poussé. « Présentation globale et des résultats, clarté des schémas. L'usage d'un vocabulaire précis et concis est important dans les définitions et réponses. »
  • Construire un bilan local, pas forcer le résultat. « Vouloir forcer l'apparition de la réponse sans fondement reste sans finalité. »
  • Application numérique = unité + réflexion critique sur la valeur. Si le développement aboutit à une AN, unité et critique sur la valeur sont requises.
  • Prendre de la hauteur sur les calculs. Le jury a « fortement apprécié » les copies évitant des calculs inutiles par étude rapide de la parité (Q27, Kappler).

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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