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Annale · 2022★★★Niveau moyenSession du 27 avril 2022· 1 692 candidats

Physique X-ENS MP 2022 — sujet, corrigé et rapport jury

Trois parties largement indépendantes étudiant l'élasticité de flexion. Moyenne 9.77, σ=3.16 sur 1692 candidats. Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.77/20

Top 25%

11.9

Présents

1 692

Top piège du sujet : Confondre conditions de stabilité d'un équilibre — la dérivée seconde de E_p est requise, pas seulement la dérivée première

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.77

Médiane

9.8

Écart-type

3.16

Q1 (25%)

7.6

Q3 (75%)

11.9

Candidats présents

1 692

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Trois parties largement indépendantes étudiant l'élasticité de flexion. Partie 1 : chaîne d'aimants en interaction magnétique — équilibre statique et flambage d'une tour de N billes aimantées. Partie 2 : flexion d'une lame élastique en lieu de la chaîne d'aimants. Partie 3 : modes de vibration d'un verre soumis au passage d'un doigt humide (chant de la flûte). 27/45 questions abordées en moyenne.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1 — Chaîne d'aimants en interaction magnétique(Q1-Q16)Difficile

    Lignes de champ d'un dipôle magnétique, énergie d'interaction entre billes, équilibre rectiligne vertical d'une tour, flambage et hauteur maximale critique N_c.

  2. Partie IIPartie 2 — Flexion d'une lame flexible(Q17-Q24)Difficile

    Remplace la chaîne d'aimants par une lame élastique : équation de la déformée, condition de flambage, application aux ordres de grandeur.

  3. Partie IIIPartie 3 — Modes de vibration d'un verre (chant de la flûte de champagne)(Q25-Q45)Difficile

    Caractérisation des modes de vibration d'un verre apparaissant lors du passage d'un doigt humide sur son bord. Largement indépendante des deux précédentes.

Analyse globale du jury

« Sujet sur la stabilité mécanique de systèmes simples (tour de billes aimantées, flexion d'une lame, chant d'une flûte). Les trois parties étant largement indépendantes, la plupart des candidats n'ont pas été bloqués et ont abordé 27/45 questions en moyenne. Pour 1692 candidats français : moyenne 9,77 et écart-type 3,16. Pour 463 candidats étrangers : moyenne 8,08 et écart-type 3,16. Le jury constate qu'un nombre préoccupant de candidats connaissent mal voire ignorent complètement les lois de l'équilibre mécanique (extrémale + dérivée seconde positive pour la stabilité). »

Top pièges sanctionnés

  • Confondre conditions de stabilité d'un équilibre — la dérivée seconde de E_p est requise, pas seulement la dérivée première-2 pts

    « Une position est un équilibre si l'énergie potentielle y est extrémale, et que cet équilibre est stable si l'énergie potentielle est minimale. […] On ne peut pas déduire la stabilité d'un équilibre à partir de la dérivée première uniquement, ni à partir de la dérivée temporelle, ni à partir du signe de l'énergie potentielle. »

  • Représentations exotiques des lignes de champ d'un dipôle magnétique (Q1)-2 pts

    « Le jury ne peut que s'inquiéter dès cette première question de voir des représentations exotiques, tels des soleils rayonnants, des arcs-en-ciel, des chevelures, des pâquerettes ou d'autres figures moins avouables encore. »

  • Confondre absence de glissement et absence de frottement (Q5-Q6)-2 pts

    « Un nombre très important de copies confondent l'absence de glissement et l'absence de frottement. Ce sont bien les frottements solides qui empêchent la bille de glisser. La réaction ne travaille pas, non par parce qu'elle serait normale au point de contact, mais parce que le point de contact a une vitesse nulle. »

  • Erreur de signe sur l'énergie potentielle gravitationnelle exprimée en fonction de θ (Q11)-2 pts

    « Le signe de l'énergie potentielle gravitationnelle exprimée en fonction de theta était incorrect dans un nombre alarmant de copies. »

  • sin² a une tangente horizontale en 0, |sin| pas — fonctions non dérivables représentées (Q12)-1 pts

    « On rappelle que sin², contrairement à |sin|, a une tangente horizontale en 0. De nombreuses fonctions non dérivables en 0 ont été représentées. »

Chapitres clés à maîtriser

Magnétostatique (dipôle magnétique, lignes de champ)
Mécanique du solide (équilibre, stabilité, énergie potentielle)
Oscillateurs harmoniques amortis (facteur de qualité)
Mécanique des milieux continus (flexion, flambage)
Acoustique et modes propres de vibration

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2022

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