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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 :

S2IMathsModelisationPhysique

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

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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

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. »

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

Contexte

L'épreuve en quelques chiffres

L'épreuve S2I X-ENS PSI 2022, durée 5h, sur un gyrostabilisateur de bateau (Seakeeper). Cinq parties + introduction.

Stats officielles : moyenne 9,59/20, écart-type 3,48.

Stratégie

Notre approche pour ce sujet

Gestion des 5h : 25 min lecture, 1h sur Partie 1 (Q1-Q10, mise en place), 1h sur Partie 2 (Q11-Q22, volant d'inertie + asservissement), 1h sur Partie 3 (Q23-Q35, pertes), 1h30 sur Parties 4-5 (Q36-Q58, précession + gyroscopique). Partie 5 (calculs gyroscopiques) sacrifiable.

Conseils du jury

Cinq conseils transversaux

  • Maîtriser les notions de base PSI : liaison équivalente, bilan énergie, isolement, hyperstatisme.
  • Pas de démarches malhonnêtes pour retomber sur les résultats intermédiaires donnés.
  • AN avec ordre de grandeur, unités, analyse.
  • Copies soignées et schémas lisibles : sanction implicite sur copies non lisibles.
  • Asservissement maîtrisé : pôle dominant, écarts statiques, Bode, correcteur avance de phase.

Accompagnement personnalisé

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Travailler avec un prof

Structure du sujet

5 parties pour S2I 2022

Partie 1

introAccessible

Partie introductive, Comparaison de 3 moyens de stabilisation

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

Partie 2

Q1-Q10Difficulté moyenne

Partie 1, Mise en place du gyrostabilisateur

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

Partie 3

Q11-Q22Difficile

Partie 2, Volant d'inertie

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

Partie 4

Q23-Q35Difficile

Partie 3, Pertes énergétiques

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

Partie 5

Q36-Q58Très difficile

Partie 4-5, Précession + Effet gyroscopique

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

Analyse globale

Ce que le jury retient de la session

« 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. »

— Rapport du jury, X-ENS 2022

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Pièges du jury

4 pièges qui coûtent des points

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. »

Stats officielles

L'épreuve en chiffres

Moyenne

9.59/20

Écart-type

3.48

Médiane

9.6/20

Q1, Q3

7.0, 11.7

Moyenne autour de 10/20 : épreuve équilibrée. L'écart-type 3.48 reflète le pouvoir discriminant attendu d'un concours X-ENS.

Méthode Hadamard

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 X-ENS PSI.

Levier 1

Gestion du temps

4h d'épreuve, coefficient 6. Réserver 10-15 min de lecture intégrale, traiter les questions accessibles en priorité, garder 15-20 min de relecture finale. Sur X-ENS, 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 X-ENS insiste : aucun bénéfice du doute n'est accordé sur une copie illisible.

Levier 4

Progression par paliers

Le sujet 2022 se décompose en 5 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%.

Réviser

Chapitres à prioriser après ce sujet

  • 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

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2022

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Préparation X-ENS · S2I PSI

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