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Oraux blancs PCSI

Durée : 20 minutes (avec ou sans préparation, ceux qui passent sans préparation ont été prévenus) 

Programme : 

• Mécanique (PFD, TMC, énergétique, ...   hors particules chargées et mouvement à force centrale) 

• Electricité (régime libre, régime forcé dont RSF, filtres, ... hors ALI) 

• Thermodynamique (tout)

• Induction (champ magnétique et action du champ magnétique, lois de l'induction, circuit fixe dans un champ magnétique qui dépend du temps, circuit mobile dans un champ magnétique stationnaire) 

 

Conseils : (issus des rapports d'oraux de CCINP PC et PSI)

• et soigner le présentation du tableau (schémas, ...)

"Bien que la majorité des candidats communique avec une bonne aisance, la présentation du tableau n’est pas toujours optimale. Les schémas manquent souvent de précision, notamment en optique. Cet aspect mérite d’être amélioré." 

• Attention aux outils mathématiques (vecteurs, infinitésimaux, ...) 

"Un manque de rigueur dans l’utilisation des outils mathématiques semble également de plus en plus présent : égalité entre un vecteur et un scalaire, division par un vecteur, égalité entre grandeurs infinitésimales et finies, mauvaise utilisation des nombres complexes, développement limité faux, intégration ou encore résolution d’équations différentielles non maîtrisées"  

• Bien analyser/interpréter des phénomènes avec du sens physique sans se précipiter sur des calculs = on s'assure de bien comprendre ce qui se passe avant de commencer la modélisation, et on a un regard critique sur ses résultats (loi de Lenz par exemple ...)

"Une analyse ou une approche physique font souvent défaut. A une question purement physique, la réponse est très majoritairement mathématique, via une formule ou une équation. Ce fait est particulièrement flagrant dans l’exercice mineur où une démarche physique expliquant les phénomènes et des idées pour aborder le sujet sont attendues."

 

 

"L’intérêt d’une parfaite connaissance du cours 

Nous recommandons aux candidats de bien travailler leur cours. 

En particulier, il faut être rigoureux sur la formulation des résultats établis, leur champ d’application et connaître les grandes idées de leur établissement. 

Lorsqu’un candidat se trompe, l’examinateur le questionne pour qu’il se corrige de lui-même. Si c’est seulement une étourderie, rectifiée très rapidement, l’incidence est minime et il ne faut pas paniquer. 

Lorsqu’il y a un non-sens flagrant et qu’on doit reconstruire un résultat pour pouvoir ensuite l’utiliser correctement, il s’en suit au mieux une perte de temps qui empêche le candidat d’aller beaucoup plus loin dans sa planche. Au pire, l’erreur subsiste et rien n’est résolu. 

Dans tous les cas, le questionnement de l’interrogateur est uniquement destiné à sonder les connaissances du candidat et à le remettre sur la voie."

Oraux blancs PCSI

Durée : 20 minutes (avec ou sans préparation, ceux qui passent sans préparation ont été prévenus) 

Programme : 

• Mécanique (PFD, TMC, énergétique, ...   hors particules chargées et mouvement à force centrale) 

• Electricité (régime libre, régime forcé dont RSF, filtres, ... hors ALI) 

• Thermodynamique (tout)

• Induction (champ magnétique et action du champ magnétique, lois de l'induction, circuit fixe dans un champ magnétique qui dépend du temps) (Circuit mobile dans un champ magnétique stationnaire au programme de la semaine prochaine, on a fini le cours mais pas fait assez de TD)

 

Conseils : (issus des rapports d'oraux de CCINP PC et PI)

• et soigner le présentation du tableau (schémas, ...)

"Bien que la majorité des candidats communique avec une bonne aisance, la présentation du tableau n’est pas toujours optimale. Les schémas manquent souvent de précision, notamment en optique. Cet aspect mérite d’être amélioré." 

• Attention aux outils mathématiques (vecteurs, infinitésimaux, ...) 

"Un manque de rigueur dans l’utilisation des outils mathématiques semble également de plus en plus présent : égalité entre un vecteur et un scalaire, division par un vecteur, égalité entre grandeurs infinitésimales et finies, mauvaise utilisation des nombres complexes, développement limité faux, intégration ou encore résolution d’équations différentielles non maîtrisées"  

• Bien analyser/interpréter des phénomènes avec du sens physique sans se précipiter sur des calculs = on s'assure de bien comprendre ce qui se passe avant de commencer la modélisation, et on a un regard critique sur ses résultats (loi de Lenz par exemple ...)

"Une analyse ou une approche physique font souvent défaut. A une question purement physique, la réponse est très majoritairement mathématique, via une formule ou une équation. Ce fait est particulièrement flagrant dans l’exercice mineur où une démarche physique expliquant les phénomènes et des idées pour aborder le sujet sont attendues."

 

 

"L’intérêt d’une parfaite connaissance du cours 

Nous recommandons aux candidats de bien travailler leur cours. 

En particulier, il faut être rigoureux sur la formulation des résultats établis, leur champ d’application et connaître les grandes idées de leur établissement. 

Lorsqu’un candidat se trompe, l’examinateur le questionne pour qu’il se corrige de lui-même. Si c’est seulement une étourderie, rectifiée très rapidement, l’incidence est minime et il ne faut pas paniquer. 

Lorsqu’il y a un non-sens flagrant et qu’on doit reconstruire un résultat pour pouvoir ensuite l’utiliser correctement, il s’en suit au mieux une perte de temps qui empêche le candidat d’aller beaucoup plus loin dans sa planche. Au pire, l’erreur subsiste et rien n’est résolu. 

Dans tous les cas, le questionnement de l’interrogateur est uniquement destiné à sonder les connaissances du candidat et à le remettre sur la voie."

I Corps pur à l’équilibre sous deux phases

1) Définitions  /  2) Différents états de la matière et transitions de phase  /  3) Diagramme de phase (P, T )  /  4)  Variables d’ état d’un système diphasé à l’équilibre

a- Allure générale  /  b- Courbe de saturation  /  c- Cas particulier de l’ équilibre liquide vapeur  /  d- Système monovariant / divariant  /  e- Points caractéristiques du diagramme de phase  /  f- Particularités de la courbe de fusion.

Représenter le diagramme ($P, T$) d’un corps pur. Placer les phases, et décrire l’état du système aux différents points du diagramme.

II  Equilibre liquide vapeur

1) Diagramme de Clapeyron

a- Construction d’une isotherme  b- Diagramme de Clapeyron

Représenter le diagramme de Clapeyron $(P, v)$ d’un corps pur à l’équilibre liquide-vapeur. 

Placer les courbes de saturation, de rosée, d’ébullition, et les isothermes. Placer les phases et décrire l’état du système aux différents points du diagramme.

2) Composition d’un mélange liquide vapeur

Établir ou donner le théorème des moments.(!!!)

II  Equilibre liquide vapeur en présence d’une atmosphère inerte

1) Atmosphère inerte et pression partielle

Définir la pression partielle d’un gaz dans un mélange de gaz.

2)  Evaporation d’un liquide

Exprimer les conditions d’évaporation (de condensation) de l’eau en présence d’une atmosphère inerte.

3)  Taux d’hygrométrie

IV Bilan d’énergie en présence d’une transition de phase (!!!)

1) Enthalpie massique de transition de phase

Définir l’enthalpie massique de transition de phase

2) Exemple de bilan d’énergie en présence d’une transition de phase

V Bilans d’entropie en présence d’une transition de phase (!!!)

1) Entropie massique de transition de phase

a- Définition b- Relation entre entropie et enthalpie massique de transition de phase

Donner la relation entre les variations d'entropie et d'enthalpie associées à une transition de phase. Quelle est la température qui intervient dedans ?

2) Exemple de bilan d’entropie en présence d’une transition de phase

I : Champ de force au sein d'un fluide au repos

1) Description du fluide

2) Forces de pressions  a- Au niveau de la paroi    b- Au sein du fluide

Etablir l'expression de l'équivalent volumique des forces de pression s'exerçant sur une particule fluide à l'aide du vecteur gradient.

Donner l'expression du vecteur gradient en coordonnées cartésiennes.

Donner les propriétés du vecteur gradient.

3) Principe fondamental de la statique des fluides 

Etablir l'équation locale de la statique des fluides en traduisant l'équilibre d'une particule fluide.

II : Loi de l'hydrostatique dans un champ de pesanteur uniforme

1) Loi de l'hydrostatique

Exprimer l'équation locale de la statique des fluides lorsque seule la pesanteur est prise en compte.

2) Cas d'un fluide incompressible et homogène

Etablir l'expression du champ de pression dans un liquide incompressible et indilatable.

3) Cas de l'atmosphère isotherme

Donner les hypothèses de l'atmosphère isotherme.

Etablir l'expression du champ de pression dans l'atmosphère isotherme.

Citer les ordres de grandeurs de pression dans l'océan et dans l'atmosphère.

4) Facteur de Boltzmann

III  Résultante des forces de pression sur un solide 

1) Résultante sur une surface

Calculer la résultante des forces de pression qui s'exercent sur une surface plane.

Calculer la résultante des forces de pression qui s'exercent sur une surface hémicylindrique.

2) Résultante sur un solide immergé : poussée d'Archimède

a- Poussée d'Archimède  b- Loi d'Archimède

Quelle est l'origine de la poussée d'Archimède ?

Exprimer la poussée d'Archimède qui s'exerce sur un solide immergé.

Méthode : 

Donner les expressions des surfaces élémentaires dans les différents systèmes de coordonnées.

Calcul de surfaces et de volumes usuels 

I : Flux d'un champ magnétique

1) Définition du flux d'un champ de vecteurs

2) Flux magnétique

Définir le flux d'un champ magnétique uniforme à travers une surface s'appuyant sur un contour fermé orienté plan.

II :  Loi de Faraday

1) Mise en évidence du phénomène d'induction

2) Loi de Lenz

Enoncer la loi de Lenz.

Utiliser la loi de Lenz pour prédire le signe du courant dans une boucle dont on approche/éloigne un aimant.

3) Loi de Faraday

Enoncer la loi de Faraday.

Dans quel sens doit on placer le générateur induit dont la fem est donnée par la loi de Faraday ? 

I : Auto induction

1) Flux propre

Définir le champ magnétique propre et le flux propre.

2) Inductance propre

Définir l'inductance propre d'un circuit.  Quelle en est son signe ? son unité ?

Qu'appelle-t-on auto-induction ?

Etablir l'expression de l'inductance propre d'une bobine longue. Comment dépend-elle du nombre de spire ? 

Donner les ordres de grandeurs de l'inductance propre d'une bobine longue.

3) Circuit électrique équivalent

4) Approche énergétique

Etablir le bilan de puissance d'un circuit siège d'un phénomène d'auto-induction.

II : Deux bobines en interaction

1) Inductance mutuelle

2) Circuits couplés par mutuelle induction

Définir l'inductance mutuelle entre deux circuits. Quelle est son unité ? De quoi dépendent sa valeur et son signe ?

Etablir l'expression de l'inductance mutuelle entre deux bobines longues de même axe et en influence totale.

Etablir le système d'équations en régime sinusoïdal forcé pour deux circuits couplés par inductance mutuelle.  

3) Bilan énergétique

Effectuer un bilan de puissance et d'énergie dans un système de deux circuits couplés par induction mutuelle.

I : Les machines thermiques :

II :  Étude de cycles :

1) Bilan énergétique et entropique d'un cycle

 a- Bilan énergétique  \\  b- Bilan entropique

Justifier l'inégalité de Clausius 

2) Cycle monotherme

Justifier l'impossibilité de faire une machine thermique avec un cycle monotherme 

3) Cycle ditherme

4) Diagramme de Raveau (hors programme )

III : Moteur ditherme

1) Échanges d'énergie

Donner le sens des échanges énergétiques pour un moteur thermique ditherme.

2) Caractériser un cycle moteur 

 a- Rendement \\  b- Rendement maximal

Définir le rendement d'un moteur thermique ditherme et le relier aux énergies échangées au cours d'un cycle. Citer quelques ordres de grandeurs.

Établir l'expression du rendement maximal d'un moteur ditherme.

3) Le cycle de Carnot 

IV : Récepteurs dithermes :

Donner le sens des échanges énergétiques pour un récepteur thermique ditherme.

1) Échanges d'énergie

2) Machine frigorifique

a- Efficacité \\ b- Efficacité maximale

Définir l'efficacité d'une machine frigorifique ditherme et la relier aux énergies échangées au cours d'un cycle. Citer quelques ordres de grandeurs.

Établir l'expression de l'efficacité maximale d'une machine frigorifique ditherme.

3) Pompe à chaleur

 a- Efficacité \\ b- Efficacité maximale

Définir l'efficacité d'une pompe à chaleur ditherme et la relier aux énergies échangées au cours d'un cycle. Citer quelques ordres de grandeurs.

Établir l'expression de l'efficacité maximale d'une pompe à chaleur ditherme.

V : Application : analyse de dispositifs concrets

1) Moteur à explosion

a- Présentation du moteur réel \\  b- Modélisation : cycle de Beau de Rochas \\  c- Rendement du moteur \\  d- Modélisations de cycle moteurs réels

2) Fonctionnement d'un réfrigérateur

3) Fonctionnement d'une pompe à chaleur

VI : La cogénération

I Corps pur à l’équilibre sous deux phases

1) Définitions  /  2) Différents états de la matière et transitions de phase  /  3) Diagramme de phase (P, T )  /  4)  Variables d’ état d’un système diphasé à l’équilibre

a- Allure générale  /  b- Courbe de saturation  /  c- Cas particulier de l’ équilibre liquide vapeur  /  d- Système monovariant / divariant  /  e- Points caractéristiques du diagramme de phase  /  f- Particularités de la courbe de fusion.

Représenter le diagramme ($P, T$) d’un corps pur. Placer les phases, et décrire l’état du système aux différents points du diagramme.

II  Equilibre liquide vapeur

1) Diagramme de Clapeyron

a- Construction d’une isotherme  b- Diagramme de Clapeyron

Représenter le diagramme de Clapeyron $(P, v)$ d’un corps pur à l’équilibre liquide-vapeur. 

Placer les courbes de saturation, de rosée, d’ébullition, et les isothermes. Placer les phases et décrire l’état du système aux différents points du diagramme.

2) Composition d’un mélange liquide vapeur

Établir ou donner le théorème des moments.(!!!)

II  Equilibre liquide vapeur en présence d’une atmosphère inerte

1) Atmosphère inerte et pression partielle

Définir la pression partielle d’un gaz dans un mélange de gaz.

2)  Evaporation d’un liquide

Exprimer les conditions d’évaporation (de condensation) de l’eau en présence d’une atmosphère inerte.

3)  Taux d’hygrométrie

IV Bilan d’énergie en présence d’une transition de phase (!!!)

1) Enthalpie massique de transition de phase

Définir l’enthalpie massique de transition de phase

2) Exemple de bilan d’énergie en présence d’une transition de phase

V Bilans d’entropie en présence d’une transition de phase (!!!)

1) Entropie massique de transition de phase

a- Définition b- Relation entre entropie et enthalpie massique de transition de phase

Donner la relation entre les variations d'entropie et d'enthalpie associées à une transition de phase. Quelle est la température qui intervient dedans ?

2) Exemple de bilan d’entropie en présence d’une transition de phase

I : Force de Laplace

1) Mise en évidence

 a- Mise en évidence expérimentale     b- Lien avec la force de Lorentz

2) Force élémentaire de Laplace

Donner l'expression de la force de Laplace qui s'exerce sur  une portion d'un circuit filiforme parcouru par  un courant électrique et plongé dans un champ magnétique extérieur.

3) Résultante

Etablir l'expression de la résultante des forces de Laplace qui s'exerce sur une barre conductrice plongée dans un champ magnétique extérieur uniforme et stationnaire. 

4) Puissance

Exprimer la puissance des forces de Laplace qui s'exerce sur une barre conductrice plongée dans un champ magnétique extérieur uniforme et stationnaire. 

II : Couple magnétique

1) Résultante

2) Moment du couple

Donner l'expression du moment du couple subi par une spire rectangulaire, parcourue par un courant, en  rotation autour d'un axe de symétrie de la spire  passant par les deux milieux de côtés opposés  et placée dans un champ magnétique extérieur uniforme et stationnaire orthogonal à l'axe.

3) Puissance du couple

Donner et ou établir l'expression de la puissance des actions mécaniques de Laplace qui s'exercent sur cette spire.

III : Action d’un champ magnétique sur un aimant

1) Orientation d'un aimant

2) Positions d'équilibre

3) Effet moteur d'un champ magnétique tournant

a- Création d'un champ tournant     b- Action sur un aimant (une boussole)Expliquer le principe de la cogénération

I : Flux d'un champ magnétique

1) Définition du flux d'un champ de vecteurs

2) Flux magnétique

Définir le flux d'un champ magnétique uniforme à travers une surface s'appuyant sur un contour fermé orienté plan.

II :  Loi de Faraday

1) Mise en évidence du phénomène d'induction

2) Loi de Lenz

Enoncer la loi de Lenz.

Utiliser la loi de Lenz pour prédire le signe du courant dans une boucle dont on approche/éloigne un aimant.

3) Loi de Faraday

Enoncer la loi de Faraday.

Dans quel sens doit on placer le générateur induit dont la fem est donnée par la loi de Faraday ? 

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