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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 29 avril 2023· 3 592 candidats

S2I Mines-Ponts PSI 2023, sujet et corrigé Hadamard

Sujet faisant appel à un très grand nombre de connaissances et compétences du programme PSI : cinématique, dynamique, théorie des mécanismes, manipulation de matrices d'inertie, équations du mouvement, fonctions de transfert, asservissement, stabilité, diagramme de Bode. Pas possible de faire l'impasse sur une connaissance particulière. Application : sismomètre martien.

Équipe Hadamard

Équipe Hadamard

Rédacteurs Hadamard, polytechniciens, centraliens et normaliens, orientation, méthode et concours de prépa

Session 2023 :

S2IChimieInformatiqueMaths I

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

12.01

Médiane

12.0

Écart-type

3.48

Q1 (25%)

9.7

Q3 (75%)

14.4

Candidats présents

3 592

sur 3 731 inscrits · 3.7% 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 faisant appel à un très grand nombre de connaissances et compétences du programme PSI : cinématique, dynamique, théorie des mécanismes, manipulation de matrices d'inertie, équations du mouvement, fonctions de transfert, asservissement, stabilité, diagramme de Bode. Pas possible de faire l'impasse sur une connaissance particulière. Application : sismomètre martien.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie I, Présentation()Abordable

    Présentation du système (sismomètre SEIS) et de la problématique.

  2. Partie IIPartie II, Réglage de la position d'équilibre du pendule(Q1-Q11)Niveau attendu

    Q1-Q2 compensation gravité Terre/Mars. Q3-Q6 mécanisme de translation du centre d'inertie : graphe de liaisons, mobilités, hyperstatisme, schéma cinématique du joint d'Oldham, compensation des défauts. Q7-Q11 validation de la précision : rapport de transmission train épicycloïdal, transmetteur 4…

  3. Partie IIIPartie III, Caractérisation dynamique en réponse à un séisme(Q12-Q22)Difficile

    Q12-Q18 modélisation dynamique : plan de symétrie + simplification matrice d'inertie, moment cinétique, projection moment dynamique, équation du mouvement non linéaire, linéarisation, FT et condition de stabilité, grandeurs caractéristiques de la FT. Q19-Q22 choix ressort/articulation : couple…

  4. Partie IVPartie IV, Performances de l'asservissement(Q23-Q30)Difficile

    Q23-Q30 : FT bobine HF en perturbation, stabilité + choix gain par Bode, simplification par analyse des pôles, chaîne d'action BF (intérêt), FT en boucle ouverte avec correcteur BF, choix gain BF, type de filtre + intérêt pour le sismomètre SEIS.

Source : Rapport du jury Mines-Ponts · S2I PSI, session 2023 · PDF officiel ↗

Contexte

L'épreuve S2I 2023

L'épreuve S2I Mines-Ponts PSI 2023 s'est déroulée fin avril 2023, durée 4h, coefficient 4. Concours commun Mines-Ponts qui ouvre 9 écoles d'ingénieur en filière PSI (Mines Paris, Ponts ParisTech, ISAE-SupAéro, ENSTA, Télécom Paris…).

Sismomètre SEIS pour mesure des séismes sur Mars. 30 questions / 4 heures (14 mécanique, 10 automatique, 6 analyse), 4 parties : (I) Présentation, (II) Réglage de la position d'équilibre du pendule (compensation gravité Terre/Mars, mécanisme de translation du centre d'inertie via joint d'Oldham, train épicycloïdal, transmetteur 4 étages, non-linéarités), (III) Caractérisation dynamique de l'ensemble mobile en réponse à un séisme (matrice d'inertie, moment cinétique, équation du mouvement, linéarisation autour du point d'équilibre), (IV) Analyse spectrale et exploitation des signaux mesurés.

Le rapport jury officiel CCMP est disponible via le lien ci-dessus. Notre analyse synthétise ses commentaires sur les copies. La section méthode ci-dessous donne les leviers Hadamard généraux pour cette épreuve.

Méthode Hadamard

Comment aborder ce sujet

Trois leviers Hadamard pour cette épreuve :

  • Annales en blanc 4h dans les conditions du concours.
  • Isolement systématique avant tout BAME ou théorème mécanique.
  • Asservissement rigoureux : Bode, marges, justifier les critères chiffrés du cahier des charges.

Accompagnement personnalisé

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Structure du sujet

4 parties pour S2I 2023

Partie 1

Accessible

Partie I, Présentation

Présentation du système (sismomètre SEIS) et de la problématique.

Partie 2

Q1-Q11Difficulté moyenne

Partie II, Réglage de la position d'équilibre du pendule

Q1-Q2 compensation gravité Terre/Mars. Q3-Q6 mécanisme de translation du centre d'inertie : graphe de liaisons, mobilités, hyperstatisme, schéma cinématique du joint d'Oldham, compensation des défauts. Q7-Q11 validation de la précision : rapport de transmission train épicycloïdal, transmetteur 4…

Partie 3

Q12-Q22Difficile

Partie III, Caractérisation dynamique en réponse à un séisme

Q12-Q18 modélisation dynamique : plan de symétrie + simplification matrice d'inertie, moment cinétique, projection moment dynamique, équation du mouvement non linéaire, linéarisation, FT et condition de stabilité, grandeurs caractéristiques de la FT. Q19-Q22 choix ressort/articulation : couple…

Partie 4

Q23-Q30Difficile

Partie IV, Performances de l'asservissement

Q23-Q30 : FT bobine HF en perturbation, stabilité + choix gain par Bode, simplification par analyse des pôles, chaîne d'action BF (intérêt), FT en boucle ouverte avec correcteur BF, choix gain BF, type de filtre + intérêt pour le sismomètre SEIS.

Approfondissement

4 leviers pour gagner des points

Nos profs Hadamard, anciens taupins admis à Polytechnique, aux ENS, à CentraleSupélec, Mines Paris ou Ponts ParisTech, ont tous passé ce type d'épreuve. Voici les leviers concrets qu'ils transmettent à leurs élèves pour S2I Mines-Ponts PSI.

Levier 1

Gestion du temps

3h d'épreuve, coefficient 4. Réserver 10-15 min de lecture intégrale, traiter les questions accessibles en priorité, garder 15-20 min de relecture finale. Sur Mines-Ponts, une réponse partielle bien rédigée vaut mieux qu'un brouillon complet illisible.

Levier 2

Schémas et notations

Tracer proprement schémas-blocs, BAME, graphes de liaison. Notations claires et cohérentes (vecteurs surlignés, matrices entre crochets). Le jury S2I refuse les schémas brouillons et les notations contradictoires.

Levier 3

Présentation de la copie

Numéroter les questions cohéremment, encadrer ou souligner les résultats, écriture lisible (pas de stylo qui bave, pas d'écriture minuscule). Le rapport Mines-Ponts insiste : aucun bénéfice du doute n'est accordé sur une copie illisible.

Levier 4

Progression par paliers

Le sujet 2023 se décompose en 4 parties. Sécuriser entièrement la première avant de passer à la suivante : un palier propre rapporte plus que trois paliers bâclés. Les questions de cours et applications directes sont à viser à 100%.

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Chapitres à prioriser après ce sujet

  • Cinématique : graphes de liaisons, mobilité, hyperstatisme, joint d'Oldham
  • Trains épicycloïdaux et transmetteurs
  • Dynamique : matrices d'inertie, moment cinétique, équation du mouvement
  • Linéarisation autour d'un point d'équilibre
  • Asservissement : FT, stabilité, diagrammes de Bode
  • Correcteurs (gain, type de filtre)

Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Le sujet S2I 2023 se découpe en 4 parties. Stratégie : sécuriser les questions de cours et de calcul direct avant d'attaquer les questions discriminantes.

Si tu vises 9-12/20 (IMT Atlantique / Télécom Paris)

Concentre-toi sur les questions de cours et de calcul direct. Les questions d'ouverture sont conçues pour être abordables, il suffit d'identifier le bon théorème et de poser correctement les hypothèses.

Si tu vises 14+ (Mines Paris / Ponts ParisTech)

Tu dois aller jusqu'au bout du sujet. L'élément discriminant : justifier proprement les hypothèses (intégrabilité, continuité, hypothèses des théorèmes) et soigner les applications numériques jusqu'à l'unité finale.

Gestion des 3h : 5-10 min de lecture intégrale, traitement linéaire en sécurisant le cours, finir par les questions de synthèse. Numérisation des copies : ratures propres, pas d'encre gommable, résultats soulignés ou encadrés.

Conseils du jury

Conseils transversaux

  • Vérifier les hypothèses des théorèmes avant de les appliquer, citer un théorème ne suffit pas.
  • Soigner la présentation : copies numérotées, résultats encadrés, écriture lisible. Le rapport Mines-Ponts l'exige explicitement.
  • Lire le sujet en entier avant de commencer pour identifier le fil conducteur.
  • Mieux vaut bien traiter une partie que produire un discours inconsistant sur tout le sujet.
  • Indiquer les unités et ordres de grandeur sur chaque application numérique.

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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Préparation Mines-Ponts · S2I PSI

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