Catégorie : Physique PC 2022-2023

Lien : ici

Ressources générales pour l’entraînement aux oraux

Les deux liens suivants sont des retranscriptions d’oraux pas les candidats eux-mêmes ou pas des auditeurs. Attention : de ce fait, les énoncés peuvent contenir des erreurs ou des inexactitudes.

• Base d’épreuves orales scientifiques de concours aux grandes écoles (oraux, mais aussi TP !)

Pour aller plus loin dans l’entraînement à la résolution de problèmes :

• Résolution de problème de physique-chimie en CPGE (liste des problèmes page 9 ; index par domaines page 236)

e3a

Voir la notice ici pour le déroulement des oraux propres à chaque école.

Beaucoup d’entre elles font passer un entretien individuel qui permet d’évaluer par exemple chez le candidat / la candidate (je cite) :

• qualité expression orale
• argumentation
• compréhension d’un texte
• ouverture d’esprit ; connaissance de l’actualité scientifique / technologique
• motivation
• personnalité
• pertinence du projet professionnel

Chez certaines écoles, l’entretien peut être à caractère scientifique ou revenir sur le travail effectué en TIPE ; il peut aussi s’agir d’une épreuve par équipe.

Dans tous les cas, si vous passez une telle épreuve, lisez bien la notice et procédez à un travail de préparation (par écrit !) pour vous mettre le plus possible en valeur sur les points cités ci-dessus.

CCINP

Notice ici.

Formats (par tirage au sort) :

• interrogation orale de physique + TP de chimie
• ou interrogation orale de chimie + TP de physique

Descriptions des épreuves : ici

Les coefficients des oraux sont :

• Oral physique ou chimie : 9
• TP chimie ou physique : 9
• TIPE : 8
• TOTAL oral : 40
• TOTAL admission : 98

Je vous conseille très vivement à toutes / tous de lire en entier les rapports du jury à propos de ces épreuves orales en physique pour en connaître les modalités, lire des exemples de sujets, et prendre en compte les conseils du jury (au moins ceux de l’année dernière ; une version papier vous sera donnée ; ne pas imprimer celle-là). Par exemple :

• Oral de physique (2018) : pc_rapport_oral_physique
• TP de physique (2017) : Rapport_TPPhysique

Pour les autres années, vous pouvez consulter tous les rapports ici.

Centrale-Supélec

Notice ici

Descriptions détaillées des épreuves (dont celles orales) et coefficients : là. Lire les conseils généraux et bien lire les descriptions des épreuves qui correspondent aux oraux de la filière PC.

Formats :

• Oral de physique n°1 : pas de préparation, échange avec examinateur de 30 min
• Oral de physique n°2 : 30 min de préparation, 30 min échange avec examinateur
• TP de physique ou de chimie (tiré au sort, équiprobable)

Rapports de jury ici ; et exemples de sujets d’oraux (à travailler !) là.

Mines-Ponts

Notice ici

Formats :

• Épreuve orale de physique : deux parties (au minimum). Première partie : 15 min de préparation. Deuxième partie : sans préparation, cherchée et résolue en direct au tableau. Durée totale, temps de préparation inclus : entre 1h et 1h15. L’oral peut comporter une question de cours ou seulement des exercices.
• épreuve mixte de physique ou chimie (environ 3h) : TP + interrogation orale et élaboration d’un compte-rendu.

Rapports : ici

Lire par exemple les passages importants de celui de 2018 :

• généralités sur l’épreuve orale page 40
• commentaires spécifiques de cette épreuve page 46
• commentaires sur l’épreuve mixte page 67

Mines-Telecom

Liste des épreuves ici

Guide des épreuves orales là

Sujets d’annales et rapports de jury (prenez le réflexe de les consulter, après avoir fait une annale donnée) :

– e3a : http://www.e3a-polytech.fr/annales-et-rapports/

– CCINP : http://www.concours-commun-inp.fr/fr/epreuves/annales/annales-pc.html

– Centrale : https://www.concours-centrale-supelec.fr/CentraleSupelec

– Mines : https://www.concoursminesponts.fr/page-3/  et  https://www.concoursminesponts.fr/page-6/

Révisions de mécanique (1ère ET 2ème année, suggestions)

– e3a 2015 // e3a 2019 // CCINP physique 2019

Révisions de thermodynamique et mécanique des fluides

– CCINP PC 2015 (thermo et méca flu) // CCINP PC 2017 (méca flu)

– Centrale PC 2015 physique 2 (méca flu) // Mines PC 2016 physique 2 (thermo)

Révisions d’optique (1ère ET 2ème année)

– e3a 2016 (très complet sur le programme d’optique de 2ème année) // CCINP PC 2018 (partie II sur de l’optique de 1ère année)

– Centrale PC 2017 physique 2 // Mines PC 2020 physique 2 (dont laser et optique de première année)

Révisions d’électromagnétisme

– e3a PC 2019 partie A ou 2017 partie E // CCINP PC 2017 modélisation

– Centrale PC 2016 physique ou 2019 physique 1 // Mines PC 2017 physique 1 ou physique 2

Révisions sur les ondes

La partie « ondes » du programme peut être associée à tous les domaines de la physique (mécanique, électromagnétisme, thermodynamique, quantique etc.). De ce fait, il ne faut pas la négliger, et y consacrer du temps ! On la retrouve régulièrement aux concours, et très souvent à Centrale ou aux Mines.

– e3a PC 2018 (fortement conseillée !) ; 2017 partie F

– CCINP PC 2016 physique (problème B) ; 2018 physique

– Centrale PC 2018 physique 1 (fortement conseillée !) ; 2016 physique 2 (pour la quantique) ; 2015 physique 1 (son et audition) ; 2017 physique 1 (pour la notion de biréfringence)

– Mines PC 2018 physique 1 (plasma) ; 2016 physique 2 (quantique) ; 2015 physique 2

Semaine de révisions

ATTENTION : pas de colles la semaine 26 du 03/04 au 07/04

– Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides → Od2_plan

– Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide → Od3_plan

– Ondes 4 : Ondes électromagnétiques dans quelques milieux matériels → Od4_plan

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Questions de cours à travailler néanmoins :

• Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer).
• Od2 : Exprimer la célérité des ondes acoustiques en fonction de la température pour un gaz parfait.
• Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. Établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.
• Od2 : Donner les définitions et les unités des grandeurs suivantes : vecteur densité de flux de puissance acoustique (vecteur de « Poynting » acoustique) ; intensité acoustique ; niveau sonore.
• Od2 : Pour une OPPH acoustique en incidence normale sur un dioptre, établir les coefficients de réflexion et transmission en amplitude des champs de surpression et de vitesse.
• Od3 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide.
• Od3 : Établir la structure des OPPH dans le vide (4 démonstrations + 4 conclusions).
• Od3 : Proposer des expressions de champs électriques pour des polarisations rectilignes, circulaires et elliptiques. Dans le cas elliptique ou circulaire (au choix), appliquer la méthode pour déterminer le sens de polarisation.
• Od4 : OEM dans un plasma : établir l’expression de la conductivité complexe (hypothèses à préciser)
• Od4 : OEM dans un plasma : établir l’équation de propagation de l’onde, puis la relation de dispersion en faisant apparaître la pulsation plasma.
• Od4 : Montrer que dans son domaine réactif, le plasma est le siège d’une onde évanescente (la relation de dispersion peut être fournie), et que la puissance associée est nulle.
  
• Od4 : OEM dans un conducteur : établir l’équation de propagation de l’onde et faire l’analogie avec l’équation de diffusion thermique. Établir la relation de dispersion.
• Od4 : OEM dans un conducteur : retrouver l’expression de l’épaisseur de peau à partir de l’équation de propagation de l’onde ou de la relation de dispersion.
• Od4 : Pour une OPPH électromagnétique en incidence normale sur une interface entre deux milieux d’indices n1 et n2 complexe : établir l’expression des coefficients de réflexion et transmission en amplitude.
• Od4 : Pour une OPPH électromagnétique en incidence normale sur une interface entre deux milieux d’indices n1 et n2 complexe : établir l’expression des coefficients de réflexion et transmission en puissance. Donner une interprétation.

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A l’attention des étudiants : pour mercredi : Od4 problème

Travaux pratiques

TP Ondes (propagation dans un câble coaxial ; ondes stationnaires sur une corde de guitare)

Cours

Ondes 4 : Ondes électromagnétiques dans quelques milieux matériels (→ fin)

Ondes 5 : Approche ondulatoire de la mécanique quantique (→ II.3)

Pour compléter les chapitres :

1. Expérience d’interférences (fentes d’Young) photon par photon : ici

2. Même expérience, mais avec des électrons !! Là

3. Fonctions d’onde de l’atome d’hydrogène (orbitales !) : ici

Travail à faire

Pour mercredi : Od3 ex 5 et 6

Pour jeudi : Od3 ex 7

Pour vendredi : Od4 ex 1 et 2

Travaux dirigés

TD Od4

– Une bonne partie du DS sera consacrée aux ondes : Od1, Od2, Od3, Od4

– mais pour ce dernier DS le programme est étendu à toute la deuxième année (relisez vos fiches !)

Programme de colles de la semaine 25 du 27/03 au 31/03

– Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (exercices) → Od1_plan

– Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (cours et exercices) → Od2_plan

– Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (cours et exercices) → Od3_plan

– Ondes 4 : Ondes électromagnétiques dans quelques milieux matériels (cours uniquement, et seulement sur les questions ci-dessous) → Od4_plan

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Suggestions de questions de cours :

• Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer).
• Od2 : Exprimer la célérité des ondes acoustiques en fonction de la température pour un gaz parfait.
• Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. Établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.
• Od2 : Donner les définitions et les unités des grandeurs suivantes : vecteur densité de flux de puissance acoustique (vecteur de « Poynting » acoustique) ; intensité acoustique ; niveau sonore.
• Od2 : Pour une OPPH acoustique en incidence normale sur un dioptre, établir les coefficients de réflexion et transmission en amplitude des champs de surpression et de vitesse.
• Od3 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide.
• Od3 : Établir la structure des OPPH dans le vide (4 démonstrations + 4 conclusions).
• Od3 : Proposer des expressions de champs électriques pour des polarisations rectilignes, circulaires et elliptiques. Dans le cas elliptique ou circulaire (au choix), appliquer la méthode pour déterminer le sens de polarisation.
• Od4 : OEM dans un plasma : construire une conductivité complexe (hypothèses à préciser)
• Od4 : OEM dans un plasma : établir l’équation de propagation de l’onde, puis la relation de dispersion en faisant apparaître la pulsation plasma.
• Od4 : Montrer que dans son domaine réactif, le plasma est le siège d’une onde évanescente (la relation de dispersion peut être fournie).

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A l’attention des étudiants : pour mercredi : Od3 ex 5 et 6

Travaux pratiques

TP Ondes (propagation dans un câble coaxial ; ondes stationnaires sur une corde de guitare)

Cours

Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (→ fin)

Ondes 4 : Ondes électromagnétiques dans quelques milieux matériels (→ I.5)

Pour compléter les chapitres :

1. Visualisation d’une onde évanescente (en rouge sur la vidéo) : ici. Remarque : la simulation fait référence à de la physique quantique, mais le principe est le même.

2. Vitesse de phase, de groupe, et dispersion d’un paquet d’onde : ici

3. Propagation d’un paquet d’ondes : ici

Travail à faire

Pour mercredi : Od2 finir ex 2, faire le 4

Pour jeudi : Od2 ex 5

Pour vendredi : Od3 finir ex 3, faire le 5

Travaux dirigés

TD Od3

Programme de colles de la semaine 24 du 20/03 au 24/03

– Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (cours et exercices) → Od1_plan

– Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (cours et exercices plutôt simples) → Od2_plan

– Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (cours seulement, et uniquement sur les questions ci-dessous) → Od3_plan

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Suggestions de questions de cours :

• Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes transversales sur une corde vibrante (hypothèses et approximations à citer)
• Od1 : A l’aide d’un modèle simple de solide (réseau cubique d’atomes reliés par des ressorts), établir l’expression du module d’Young en fonction de la constante de raideur k et de la distance inter-atomique a : Y=k/a.
• Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes longitudinales dans une tige solide (hypothèses et approximations à citer).
• Od1 : Citer l’équation de d’Alembert. Donner l’expression de la célérité en fonction des paramètres de « raideur » et « d’inertie » du milieu. Donner la forme des solutions à privilégier en milieu illimité ou limité.
• Od1 : Corde fixée à ses extrémités en régime libre : à partir de l’expression générique d’une OSH sous la forme y(x,t) = A cos(kx+φ).cos(ωt+ψ) et des conditions aux limites (à expliciter), établir les expressions des modes propres et des pulsations propres associées à ces modes.
• Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer).
• Od2 : Exprimer la célérité des ondes acoustiques en fonction de la température pour un gaz parfait.
• Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. Établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.
• Od2 : Donner les définitions et les unités des grandeurs suivantes : vecteur densité de flux de puissance acoustique (vecteur de « Poynting » acoustique) ; intensité acoustique ; niveau sonore.
• Od2 : Pour une OPPH acoustique en incidence normale sur un dioptre, établir les coefficients de réflexion et transmission en amplitude des champs de surpression et de vitesse.
• Od3 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide.
• Od3 : Établir la structure des OPPH dans le vide (4 démonstrations + 4 conclusions).

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A l’attention des étudiants : pour mercredi : Od2 finir ex 2, faire le 4

Travaux pratiques

TP Production et analyse de lumière polarisée

Cours

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (→ fin)

Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide (→ II.3)

Pour compléter les chapitres :

– Structure et forme des ondes électromagnétiques dans le vide : ici

https://www.edumedia-sciences.com/fr/media/222-onde-transverse-electro-magnetique

– Visualisation d’OPPH polarisées :

et

Travail à faire

Pour mercredi : Od1 travailler les exercices 5 et 6

Pour jeudi : Od1 ex 7

Pour vendredi :

Travaux dirigés

TD Od2

Programme de colles de la semaine 23 du 13/03 au 17/03

– Électromagnétisme 4 : Équations de Maxwell (cours et exercices) → EM4_plan

– Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (cours et exercices) → Od1_plan

– Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (cours seulement, et uniquement sur les questions ci-dessous) → Od2_plan

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Suggestions de questions de cours :

• EM4 : Citer les équations de Maxwell, et établir à partir d’elles l’équation de conservation de la charge.
• EM4 : Écrire les équations de Maxwell et démontrer les formes intégrales.
• EM4 : Aspect énergétique : établir l’équation locale de Poynting en faisant apparaître le vecteur de Poynting et la densité volumique d’énergie électromagnétique. Donner une interprétation du vecteur de Poynting.
• EM4 : Établir les équations de propagation des champs E et B dans le vide et interpréter la signification de c.
• EM4 : Par une analyse en ODG, déterminer comment se simplifie l’équation de Maxwell-Ampère dans l’ARQS « magnétique ».
• Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes transversales sur une corde vibrante (hypothèses et approximations à citer)
• Od1 : A l’aide d’un modèle simple de solide (réseau cubique d’atomes reliés par des ressorts), établir l’expression du module d’Young en fonction de la constante de raideur k et de la distance inter-atomique a : Y=k/a.
• Od1 : Établir l’équation d’onde pour des ondes longitudinales dans une tige solide (hypothèses et approximations à citer).
• Od1 : Citer l’équation de d’Alembert. Donner l’expression de la célérité en fonction des paramètres de « raideur » et « d’inertie » du milieu. Donner la forme des solutions à privilégier en milieu illimité ou limité.
• Od1 : Corde fixée à ses extrémités en régime libre : à partir de l’expression générique d’une OSH sous la forme y(x,t) = A cos(kx+φ).cos(ωt+ψ) et des conditions aux limites (à expliciter), établir les expressions des modes propres et des pulsations propres associées à ces modes.
• Od2 : Établir l’équation de propagation de la surpression en linéarisant puis combinant les 3 équations locales (hypothèses et approximations à citer).
• Od2 : Exprimer la célérité des ondes acoustiques en fonction de la température pour un gaz parfait.
• Od2 : Définir l’impédance acoustique par analogie avec l’électrocinétique. Donner son unité. Établir l’expression de l’impédance acoustique pour une OPPH.

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A l’attention des étudiants : pour mercredi : Od1 travailler les exercices 5 et 6

Travaux pratiques

Pas de TP de physique cette semaine

Cours

Ondes 1 : Ondes mécaniques unidimensionnelles dans les solides déformables (→ fin)

Ondes 2 : Ondes acoustiques dans les fluides (→ III.1)

Pour compléter les chapitres :

– visualisation de la superposition de deux ondes progressives donnant une onde stationnaire :

http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Ondes/ondes_stationnaires/stationnaires.php

– sur les séismes (en lien avec le problème 2 du chapitre Od1), vidéo de la chaîne Youtube Numberphile :

– bases du cours d’acoustique dans les fluides :

– votre oreille est une merveille de la nature…

Travail à faire

Pour mercredi : EM4 finir ex 2, bien travailler ex 3 (et pour les révisions d’induction : ex 6 et 7)

Pour jeudi : EM4 ex 6 et 7

Pour vendredi : Od1 ex 3 et 4

Travaux dirigés

TD Od1