Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet en deux parties totalement indépendantes (34 questions). Première partie : diffusion thermique dans un matériau homogène et isotrope (température dans le tunnel du Fréjus) — équation de la chaleur, conduction, terme source (radioactivité des roches). Seconde partie : radioactivité α et effet tunnel — étude documentaire au programme, équation de Schrödinger, courants de probabilité.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Partie 1 — Diffusion thermique dans le tunnel du Fréjus (Q1-Q17)(Q1-Q17)Niveau attendu
Q1 valeur moyenne d'un cosinus. Q5 mésoscopique (entre micro et macro mais à expliciter). Q8 solution ondulatoire avec erreurs de signe. Q11-Q14 puissance volumique vs surfacique ; flux jm comme terme dans le bilan (faux, c'est une condition aux limites).…
- Partie II — Partie 2 — Radioactivité α et effet tunnel (Q18-Q34)(Q18-Q34)Difficile
Q18-Q19 fonction d'onde (dimension), équation de conservation. Q21 variables séparées, identification constante = énergie. Q22 erreurs de signe (sens de propagation). Q24-Q27 résolution d'EDO 2 — solutions harmoniques (Q25), exponentielles réelles (Q26),…
Analyse globale du jury
« L'épreuve de Physique 2 PC était bien dimensionnée en termes de longueur mais aussi de difficulté avec une bonne répartition des questions simples et des questions plus difficiles. De très nombreux candidats ont abordé plus de 75% des questions, un certain nombre a traité l'ensemble du sujet. On peut se montrer déçu du nombre de réponses justes des candidats aux applications numériques — manque d'attention aux unités. Les candidats qui connaissaient bien leur cours en Thermodynamique et Mécanique quantique ont plutôt bien réussi. »
Top pièges sanctionnés
Q5 — mésoscopique « entre micro et macro »-1 pts
« La question 5 sur le sens du terme mésoscopique n'est pas bien réussie en général, non pas que les candidats ne connaissent pas les idées qui amènent la considération d'un système de taille mésoscopique mais parce qu'ils ont beaucoup de mal à l'exprimer clairement. Les réponses qui se contentaient de situer le niveau mésoscopique entre le niveau microscopique et le niveau macroscopique n'ont pas été prises en compte. »
Q11-Q14 — puissance volumique confondue avec surfacique-2 pts
« Pour les questions 11 à 14, il y a eu un problème de prise en compte du terme source proposé sous forme d'une puissance volumique. Il a été fréquemment confondu avec une puissance surfacique. »
Q11-Q14 — flux jm comme terme du bilan (au lieu de CL)-2 pts
« Le flux surfacique jm a été intégré dans le bilan énergétique d'une tranche d'épaisseur dz de croûte terrestre comme terme supplémentaire en compagnie de la densité de courant de transfert thermique donné par la loi de Fourier et du terme source. Il y a eu clairement confusion entre une densité de transfert thermique existant dans toute la croûte terrestre et une condition aux limites, ici à l'interface entre le manteau et la croûte. »
Q27 — fonction d'onde annulée en 0 et a (puits infini)-2 pts
« Malheureusement, certains candidats annulent la fonction d'onde en x=0 et x=a comme si l'on se trouvait dans le cas d'un puits de potentiel infini. »
Barrière épaisse — T<<1 au lieu de qa>>1-1 pts
« Pour justifier le caractère épais de la barrière de potentiel, de nombreux candidats se contentent de dire que T<<1 au lieu de dire que qa>>1. »
Q30 — expression de K produit de deux charges (classique)-1 pts
« Nouvelle déception à la question 30 avec l'expression de K qui était le produit de la valeur de deux charges ponctuelles. Il s'agit d'une expression très classique que les candidats devraient connaître. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique PC, session 2016 · PDF officiel ↗
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