Catégorie : PC

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 27 du 10/04 au 14/04

– Ondes 3 : Ondes électromagnétiques dans le vide → Od3_plan

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

– Ondes 5 : Approche ondulatoire de la mécanique quantique → Od5_plan

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Travaux pratiques

Pas de TP cette semaine

Cours

Ondes 5 : Approche ondulatoire de la mécanique quantique (→ fin)

Ondes 6 : Introduction à la physique du laser (→ fin)

Pour compléter les chapitres :

1. Simulation pour le puits fini : ici

2. Simulation de la barrière de potentiel (effet tunnel) : ici

3. Simulation de l’effet laser : ici

Travail à faire

Pour mercredi : finir pb

Pour jeudi : Od4 ex 6

Pour vendredi : Od 5 ex 4, Od 6 ex 3

Travaux dirigés

TD Od5

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