Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet sur différents aspects de la physique atomique avec parties indépendantes (PCSI/PC). Couvre champ électrique, puissance rayonnée, oscillateur amorti, longueur de cohérence, effet Doppler, interférences, fonction d'onde, relation de de Broglie, expériences de diffraction d'électrons. Calculatrice interdite — applications numériques généreusement rémunérées.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Q1-Q10 — Champ E, puissance rayonnée et longueur de cohérence(Q1-Q10)Niveau attendu
Q1 symétries/invariances soigneusement justifiées ; volume/surface d'une sphère à connaître. Q3 signe de la puissance (perte par l'atome) ; temps caractéristique (γ vs Γ). Q4 EDO résolue méthodiquement (pas formule du discriminant). Q6 longueur de cohérence et largeur spectrale.…
- Partie II — Q11-Q20 — Diffraction d'électrons et de Broglie(Q11-Q24)Difficile
Q11 erreur signe/constante d'intégration ; 1/r intégré en -1/r² (faux). Q14 sens physique de la fonction d'onde ; relation de de Broglie. Q16 vitesse des électrons vs c pour relativiste. Q17 caractère vectoriel de la quantité de mouvement. Q18 schéma clair (pas analyse dimensionnelle pour θ).…
- Partie III — Q25-Q33 — Probabilités et thermodynamique(Q25-Q33)Très difficile
Q25 probabilités négatives ou homogènes à l'inverse d'un temps. Q28 justifications qualitatives folkloriques. Q30 températures négatives en kelvin sans s'émouvoir. Q33 troncature de la série.
Analyse globale du jury
« Le sujet portait sur différents aspects de la physique atomique avec de nombreuses parties indépendantes, permettant aux candidats de toujours faire quelque chose. Pour avoir un score correct, il fallait néanmoins ne pas se contenter des premières questions des parties. Les copies sont globalement assez bien rédigées et soignées. Les calculatrices n'étant pas autorisées, les AN sont généreusement rémunérées. Une AN doit être présentée sous la forme d'un nombre entier ou décimal, assorti de la puissance ENTIÈRE de 10 et OBLIGATOIREMENT de l'unité. Un grand nombre d'équations présentent des problèmes d'homogénéité (notamment conversion eV ↔ J). »
Top pièges sanctionnés
Q1 — surface/volume de sphère calculé explicitement-1 pts
« Signalons enfin que dans un tel cas de symétrie sphérique, il est peu pertinent de se lancer dans le calcul explicite du volume ou de la surface d'une sphère, calculs qui conduisent régulièrement à un résultat faux, voire inhomogène. Le volume et la surface d'une sphère doivent être connus des candidats ! »
Q4 — discriminant pour résoudre l'EDO-2 pts
« Trop de candidats appliquent aveuglément des formules mal maîtrisées pour résoudre le polynôme caractéristique, manifestant un goût immodéré pour la notion de discriminant, qui s'est souvent avéré dangereux et a malheureusement conduit à un échec. »
Q8 — Δλ = c/Δν (faux, source large = étroite ?)-2 pts
« L'erreur Δλ = c/Δν se retrouve dans la majorité des copies. Comment une source peut-elle être d'autant plus large spectralement qu'elle est étroite ? »
Q9 — effet Doppler dû à l'onde (pas à la source/détecteur)-1 pts
« Un nombre significatif de candidats pense que l'effet Doppler est imputable au déplacement de l'onde, et non de la source ou du détecteur. »
Q11 — 1/r intégré en -1/r²-1 pts
« Signalons par ailleurs une erreur de calcul récurrente quant au calcul de V(r) : 1/r est très souvent intégré en −1/r²… »
Q17 — deux formules incompatibles (m, v du photon vs de Broglie)-2 pts
« Certains candidats répondent à cette question en donnant deux résultats : l'un faisant intervenir une hypothétique masse m et une hypothétique vitesse v du photon ; l'autre étant la relation de de Broglie. Mais le jury n'est pas là pour jouer aux devinettes, surtout lorsqu'il s'agit pour lui de choisir entre deux formules incompatibles. »
Q30 — température négative en kelvin-1 pts
« Un nombre relativement élevé de candidats tombe sur une température en kelvin négative sans s'en émouvoir. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique PC, session 2018 · PDF officiel ↗
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