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Annale · 2024★★★Niveau moyenSession du 29 avril 2024· 6 031 candidats

Physique II Mines-Ponts MP 2024, sujet, corrigé et rapport jury

Sujet sur la thermodynamique du froid en deux grandes parties. Partie I : refroidissement d'un câble supraconducteur (équation de diffusion, phénomène de quench). Partie II : étude statistique d'un gaz, modèle de Van der Waals et détente Joule-Thomson. Le jury insiste sur l'écart programme MPSI/MP et l'importance de la concision mathématique.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Top piège du sujet

Copies illisibles, soin et clarté primordiaux

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.60

Médiane

9.6

Écart-type

4.95

Q1 (25%)

6.3

Q3 (75%)

12.9

Candidats présents

6 031

sur 6 342 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 la thermodynamique du froid en deux grandes parties. Partie I, approche classique : refroidissement d'un câble supraconducteur (bilan, équation de diffusion, terme source électromagnétique en régime permanent, phénomènes conducto-convectifs, phénomène de quench). Partie II, approche statistique : énergie interne d'un gaz parfait via étude statistique, limite thermodynamique, modèle de Van der Waals avec interactions, détente de Joule-Thomson pour générer du froid.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IRefroidissement d'un câble supraconducteur (Partie I)(Partie I)Niveau attendu

    Thermodynamique classique : bilan énergétique sur un échantillon, équation de diffusion thermique avec terme source électromagnétique, phénomènes conducto-convectifs, étude du quench. Beaucoup de questions de cours pour rebondir.

  2. Partie IIÉtude statistique du gaz réfrigérant (Partie II)(Partie II)Difficile

    Physique statistique pour retrouver l'énergie interne d'un gaz parfait, limite thermodynamique, modèle de Van der Waals, détente Joule-Thomson. Développements mathématiques plus formels que le reste du sujet.

Analyse globale du jury

« Beaucoup de questions proches du cours ou faisant appel à des démonstrations doivent être traitées avec rigueur et concision : schématisation correcte, hypothèses mises en avant, justesse des calculs. La physique statistique fait appel à des développements mathématiques plus formels, le candidat doit mettre les maths au service du sujet, pas laisser place à des débordements sans intérêt. Il est à noter un fort contraste entre les parties du programme de MPSI et de MP, la formation évaluée est l'ensemble des deux années de CPGE. Le classement est très satisfaisant : copies de très haute qualité côtoyant des copies vides. »

Top pièges sanctionnés

  • Copies illisibles, soin et clarté primordiaux-2 pts

    « Le Jury tient à rappeler, avec force et de nouveau, l'importance du soin dans la rédaction et la clarté des explications. Trop de copies sont simplement illisibles. La qualité d'une copie est souvent appuyée sur une concision dans l'argumentation et une complétude de cette dernière. »

  • Débordements mathématiques sans intérêt physique en physique statistique-2 pts

    « Le candidat doit savoir mettre les mathématiques au service du sujet et non laisser place à des débordements mathématiques sans intérêt pour la construction de la réponse. »

  • Régularité et convergence d'intégrales étudiées inutilement-1 pts

    « En physique, on admet la régularité des fonctions, il n'y a donc pas besoin de l'étudier, il en va de même pour la convergence des intégrales impropres. »

  • Contraste programme MPSI/MP non maîtrisé, première année oubliée-2 pts

    « Il est à noter un fort contraste entre les parties du programme de MPSI et de MP. Le jury tient à rappeler que la formation évaluée est un ensemble des deux années de CPGE. »

  • Schématisation incorrecte (axes, grandeurs, propreté)-1 pts

    « Les questions proches du cours ou faisant appel à des démonstrations doivent être traitées avec la plus grande rigueur et concision : schématisation correcte (propreté, axes, grandeurs sur le schéma, etc.), hypothèses mises en avant. »

Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique MP, session 2024 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve Physique II 2024

L'épreuve Physique II Mines-Ponts MP 2024 s'est déroulée fin avril 2024, durée 4h, coefficient 4. C'est l'épreuve de physique au plus fort coefficient sur Mines-Ponts MP, spécifique à la filière MP (Physique 2 MPI fait l'objet d'un sujet distinct).

Le sujet portait sur la thermodynamique du froid, en deux approches complémentaires. La Partie I, approche classique, étudie le refroidissement d'un câble supraconducteur : bilan énergétique, équation de diffusion thermique avec terme source électromagnétique, phénomènes conducto-convectifs avec un thermostat liquide, et la possibilité ou non du phénomène de quench. La Partie II, approche statistique, retrouve l'énergie interne d'un gaz parfait par étude statistique, introduit le modèle de Van der Waals avec interactions, et exploite la détente de Joule-Thomson pour générer du froid.

Le jury indique que le classement des candidats issus de cette épreuve est « très satisfaisant ». L'édition a permis de lire des copies de très haute qualité, en regard de copies vides. Le rapport ne publie pas les statistiques détaillées de cette épreuve.

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Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Le jury insiste sur le fort contraste entre les parties du programme MPSI (1ère année) et MP (2ème année). Stratégie clé : ne pas négliger la 1ère année : la diffusion thermique, les bilans énergétiques et les détentes thermodynamiques étaient tous attendus avec rigueur.

Si tu vises 9-12/20

Sécurise la Partie I (questions proches du cours, beaucoup d'opportunités de rebondir) : équation de diffusion thermique avec terme source, conditions limites, schéma propre avec axes et grandeurs. Soigne le bilan en régime permanent. Sur la fin du sujet (différentielles, identification de paramètres), exploite les calculs « avec les yeux du physicien », pas de débordement mathématique.

Si tu vises 14+ (top 10%)

La Partie II (physique statistique) est le filtre du top : il faut mettre les maths au service de la physique. Ne pas étudier la régularité des fonctions ni la convergence des intégrales impropres (admises en physique). Modèle de Van der Waals retrouvé élégamment, détente Joule-Thomson exploitée. Les copies « remarquables » sont citées par le jury.

Concision et présentation : la qualité d'une copie est appuyée sur la « concision dans l'argumentation et la complétude de cette dernière ». Schémas corrects (propreté, axes, grandeurs), hypothèses mises en avant avant chaque calcul, résultat encadré. Trop de copies sont « simplement illisibles » selon le jury, c'est de la perte de points évitable.

Conseils du jury

Conseils transversaux

  • Construire les connaissances sur l'ensemble de la scolarité MPSI/MP. Le travail des deux années doit permettre des réponses concises et bien étayées.
  • Calculs sans développement mathématique complexe : chercher la simplicité, souvent synonyme de compréhension et maîtrise.
  • Aborder durant toute la durée de l'épreuve les différentes parties. Plusieurs points d'entrée sur différentes thématiques.
  • Ne pas étudier inutilement la régularité ou la convergence en physique, admises par défaut, étudier la régularité est un débordement mathématique.
  • Schématisation correcte (propreté, axes, grandeurs sur le schéma), hypothèses mises en avant, calculs justes, et surtout correspondre à la question posée.

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2024

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Préparation Mines-Ponts · Physique MP

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