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Annale · 2022★★★Niveau moyenSession du 20 avril 2022

S2I X-ENS PSI 2022 — gyrostabilisateur Seakeeper

Sujet Sciences Industrielles X-ENS PSI 2022 sur un gyrostabilisateur de bateau (entreprise Seakeeper). Cinq parties : mise en place, volant d'inertie, pertes énergétiques, angle de précession, effet gyroscopique. Moyenne 9,59/20. Top pièges et analyse Hadamard.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2022 :

S2IMathsPhysiquePhysique
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.59/20

Top 25%

11.7

Présents

Top piège du sujet : Lacunes en notions de base programme PSI

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.59

Médiane

9.6

Écart-type

3.48

Q1 (25%)

7.0

Q3 (75%)

11.7

Candidats présents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Épreuve écrite SII 5h sur un gyrostabilisateur de bateau (Seakeeper). Cinq grandes parties + introduction. Partie 1 mise en place du système (liaison hyperstatique). Partie 2 volant d'inertie (motorisation, asservissement). Partie 3 pertes énergétiques (roulements à billes, résistance air). Partie 4 maîtrise angle de précession. Partie 5 effet gyroscopique.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie introductive — Comparaison de 3 moyens de stabilisation(intro)Abordable

    Comparatif entre trois moyens de stabilisation aux principes physiques très différents.

  2. Partie IIPartie 1 — Mise en place du gyrostabilisateur(Q1-Q10)Niveau attendu

    Étude de la fixation sur le bateau. Modèles hyperstatiques. Partie classique.

  3. Partie IIIPartie 2 — Volant d'inertie(Q11-Q22)Difficile

    Détermination inertie, motorisation, asservissement. Pôle dominant, écarts statiques, Bode, correcteur avance de phase.

  4. Partie IVPartie 3 — Pertes énergétiques(Q23-Q35)Difficile

    Pertes dans roulements à billes, résistance air, pertes par cisaillement air. Justification du vide.

  5. Partie VPartie 4-5 — Précession + Effet gyroscopique(Q36-Q58)Très difficile

    Étude statique, hydraulique, énergétique, asservissement précession. Effet gyroscopique : calculs en mécanique exigeant grande capacité.

Analyse globale du jury

« Le sujet proposé portait sur un gyrostabilisateur de bateau de l'entreprise Seakeeper. La connaissance du principe gyroscopique n'était pas nécessaire pour aborder le sujet. La moyenne de l'épreuve est de 9,59/20, avec un écart-type de 3,48. Les candidats qui obtiennent de bons résultats développent leurs compétences sur tous les domaines du programme. »

Top pièges sanctionnés

  • Lacunes en notions de base programme PSI-3 pts

    « Le jury a noté avec étonnement de grosses lacunes, pour une grande partie des candidats, sur des notions de base du programme : analyse de liaison équivalente, bilan d'énergie, isolement d'un ensemble de solides et bilan d'efforts, inertie d'un solide, analyse d'hyperstatisme, etc. »

  • Démarches malhonnêtes pour retomber sur résultats intermédiaires-3 pts

    « Des résultats intermédiaires sont donnés pour aider les candidats dans le traitement du sujet, et non pas pour essayer de récupérer des points par des démarches sans raisonnement scientifique cohérent voire malhonnêtes. »

  • Applications numériques erronées (ordre de grandeur, unités)-2 pts

    « Les applications numériques restent très souvent erronées (sans remise en cause du mauvais ordre de grandeur, non-homogènes en terme d'unités, voire sans unité). »

  • Copies peu soignées et schémas illisibles-2 pts

    « Un nombre non négligeable, supérieur aux années précédentes, de copies peu soignées et difficilement lisibles a été observé. »

Chapitres clés à maîtriser

Mécanique : effet gyroscopique, théorèmes du moment dynamique
Statique : isolement, hyperstatisme
Asservissement : pôle dominant, correcteur avance de phase, Bode
Mécanique des fluides : pertes par roulement, résistance air
Mécanique du solide : volants d'inertie, énergie cinétique

Source : Rapport du jury X-ENS · S2I PSI, session 2022 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2022

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