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Annale · 2021★★★★DurSession du 6 mai 2021· 3 948 candidats

Physique-chimie II Centrale-Supélec PSI 2021 — sujet et rapport jury

Quatre parties : enjeux énergétiques (questions ouvertes), éolienne Darrieus (mécanique solide), générateur (machine synchrone), aimant néodyme et corrosion. Moyenne 8.77, σ=4.05, médiane 8.5.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2021 :

Physique-chimie IIMaths IMaths IIPhysique-chimie I
Aperçu rapide

Difficulté

★★★★Dur

Moyenne

8.77/20

Top 25%

12.0

Présents

3 948

Top piège du sujet : Confusion énergie/puissance (Q1)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

8.77

Médiane

8.5

Écart-type

4.05

Q1 (25%)

6.0

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

3 948

sur 4 226 inscrits · 6.6% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Contraintes techniques liées à la conception d'une éolienne. Trois parties physique + une chimie. (1) Enjeux énergétiques — questions ouvertes sur la conversion véhicules thermiques→électriques. (2) Éolienne type Darrieus — analyse du mouvement axe vertical et bilan énergétique. (3) Générateur — machine synchrone. (4) Aimant des rotors — néodyme et corrosion.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IEnjeux énergétiques(Q1-Q3)Niveau attendu

    Deux questions ouvertes (5 documents). Q1 abordée par 67%, Q2 par 37%. Q1 confusion énergie/puissance — calculs sans sens physique (W/h, W/jour). Q2 démarche structurée attendue.

  2. Partie IIÉolienne Darrieus (mécanique)(Q4-Q12)Difficile

    Q4 vecteurs sans calcul de normes (5% tracés corrects). Q12 question synthèse. Plutôt bien guidée mais moins de 50% abordent Q12 et moins de 10% obtiennent la puissance moyenne.

  3. Partie IIIGénérateur (machine synchrone)Difficile

    Q17 démonstration peu soignée — symétries des courants, hypothèses (champ radial, μ_r infinie), théorème d'Ampère détaillé. 12% obtiennent ≥3/4 des points. Q22 calcul de ∫₀^(2π) cos²(θ+φ)dθ = π.

  4. Partie IVAimant des rotors (chimie)(Q30-Q36)Niveau attendu

    Q30 rédaction minimale. Q31 zones immunité/passivation/corrosion (1/3 correctes). Q32 deux équations (20%). Q33 corrosion différentielle — confusions oxydation/réduction. Q36 rédaction soignée même si non guidée.

Analyse globale du jury

« Les questions de physique et de chimie représentent respectivement 75% et 25% du barème. Les candidats ont abordé les différentes parties de manière assez équilibrée. Les points obtenus sont bien répartis sur les quatre parties avec un léger déficit pour la chimie. Quelques candidats arrivent à traiter avec succès les parties II et III quasi intégralement. Le sujet comporte quelques questions de cours qui ont été traitées de manière inégale. »

Top pièges sanctionnés

  • Confusion énergie/puissance (Q1)-2 pts

    « De nombreux candidats confondent les notions d'énergie et de puissance. Certains calculent des grandeurs sans aucun sens physique dont l'unité est le watt par heure ou le watt par jour. […] Toutes ces erreurs sont inquiétantes pour de futurs ingénieurs et ont été systématiquement sanctionnées. »

  • Vecteurs sans tracé correct (Q4)-2 pts

    « La quasi totalité des candidats a représenté les vecteurs attendus sans aucun calcul des normes de ũ et de v̄₀ ou au moins leur rapport. Seuls 5% des copies proposent des tracés corrects. »

  • Théorème d'Ampère sans contour orienté (Q17)-3 pts

    « Les démonstrations proposées sont en général trop peu soignées. Plusieurs éléments de démonstration ont été exigés par les correcteurs : analyse des symétries des courants et ses conséquences sur le champ magnétique, rappel d'utilisations des hypothèses de l'énoncé (champ magnétique radial dans l'entrefer, matériau ferromagnétique doux de perméabilité magnétique relative infinie), schéma représentant le contour d'Ampère orienté, énoncé du théorème d'Ampère et son application détaillée. »

  • Calcul ∫cos²(θ+φ)dθ = π (et non 1/2) (Q22)-2 pts

    « Cette question a été assez discriminante. Les candidats qui connaissaient leur cours et qui ont progressé avec rigueur ont obtenu la bonne réponse. Trop de candidats se sont trompés dans le calcul de l'intégrale ∫₀^(2π) cos²(θ+φ) dθ qui est égale à π et non à 1/2. »

  • Zones immunité/passivation/corrosion (Q31)-1 pts

    « Seulement un tiers des candidats attribue correctement les zones d'immunité, passivation et corrosion. »

  • Corrosion différentielle — zones oxydation/réduction confondues (Q33)-2 pts

    « Question mal réussie alors qu'il s'agit d'un exemple typique de corrosion différentielle. Nombreuses confusions entre les zones d'oxydation et de réduction. De nombreux candidats situent la zone cathodique au sommet de la goutte, ce qui oblige certains à faire circuler des électrons dans la solution aqueuse. »

Chapitres clés à maîtriser

Énergétique — distinction énergie/puissance
Mécanique du solide en rotation — éolienne Darrieus
Magnétisme et machines synchrones — théorème d'Ampère
Chimie des solutions — diagramme E-pH, corrosion différentielle

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Physique PSI, session 2021 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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Questions fréquentes — 2021

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