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Corrige ESPCI Premiere composition de Physique 1999 PC

6 pages
meRapport de M. Frédéric PINCET et M Sophie REMY, correcteurs.Le problème présente le principe et la mise en œuvre du dispositif des pincettes op-tiques. Il est plus long que celui des deux années précédentes, mais les parties peuvent setraiter de façon indépendante et abordent des aspects très différents. Il fait appel aussibien à la connaissance et la compréhension du cours, qu’à des qualités d’aisance calcula-toire,d’interprétationqualitativeetd’exploitationderésultatsexpérimentaux.Lesthèmesabordés sont assez larges, ils traitent principalement d’électromagnétisme, d’optique géo-métriqueetdemécanique,maisl’aspectexpérimentaln’estpasoublié.Lecandidatsérieuxet motivé ne manquait pas d’occasions pour montrer son savoir faire.Toutes les questions ont été résolues, même si aucun candidat n’a traité l’ensemble,vraisemblablement à cause de la longueur de l’épreuve. Beaucoup de points se gagnaienttrèsfacilement, enrevanchedenombreuses questions nous ontdéçus enraisondu manquederéflexion des candidats et de leur fâcheuse tendance à se précipiter à calculer n’importequoi, sans prendre la peine d’analyser la question posée. Cela est très étonnant de la partd’étudiants censés être habitués à l’analyse qualitative des phénomènes et à leur appré-hension « physique ». Très peu ont fait preuves de ces qualités, l’immense majorité seprécipitant dans des calculs compliqués et très rarement justifiés.La moyenne pour l’ensemble des candidats est de 9,1 avec un écart-type de ...
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meRapport de M. Frédéric PINCET et M Sophie REMY, correcteurs. Le problème présente le principe et la mise en œuvre du dispositif des pincettes op- tiques. Il est plus long que celui des deux années précédentes, mais les parties peuvent se traiter de façon indépendante et abordent des aspects très différents. Il fait appel aussi bien à la connaissance et la compréhension du cours, qu’à des qualités d’aisance calcula- toire,d’interprétationqualitativeetd’exploitationderésultatsexpérimentaux.Lesthèmes abordés sont assez larges, ils traitent principalement d’électromagnétisme, d’optique géo- métriqueetdemécanique,maisl’aspectexpérimentaln’estpasoublié.Lecandidatsérieux et motivé ne manquait pas d’occasions pour montrer son savoir faire. Toutes les questions ont été résolues, même si aucun candidat n’a traité l’ensemble, vraisemblablement à cause de la longueur de l’épreuve. Beaucoup de points se gagnaient trèsfacilement, enrevanchedenombreuses questions nous ontdéçus enraisondu manque deréflexion des candidats et de leur fâcheuse tendance à se précipiter à calculer n’importe quoi, sans prendre la peine d’analyser la question posée. Cela est très étonnant de la part d’étudiants censés être habitués à l’analyse qualitative des phénomènes et à leur appré- hension « physique ». Très peu ont fait preuves de ces qualités, l’immense majorité se précipitant dans des calculs compliqués et très rarement justifiés. La moyenne pour l’ensemble des candidats est de 9,1 avec un écart-type de 3,0. La répartition des notes est la suivante, avec 0,6 % de notes éliminatoires (note≤ 2): 0≤N< 5 6,5% 5≤N<10 57,7% 10≤N<15 31,6% 15≤ N≤ 20 14,02% Comme les années précédentes, nous commençons par des remarques générales avant d’aborder le détail des questions. Nous recommandons vivement aux futurs candi- dats de se rapporter également aux rapport des années 97 et 98, notamment pour ce qui concerne les généralités. Nous espérons ainsi, que les élèves de classes préparatoires et leurs professeurs sauront ce que l’on attend d’un candidat se présentant à une épreuve de ce niveau. Répétons, encore cette année, que seul le contenu de la copie permet d’évaluer le can- didat. Ce contenu doit donc être le plus clair et le plus précis possible. Les termes et les phrases ambigus, et parfois même totalement incompréhensibles, ne font l’objet d’aucune indulgence.Nouslisonsavecsoinlescopiesetn’attribuonslespointsquequandlaréponse est sans équivoque. Rappelons aussi que les réponses limitées à un résultat, sans autres détails, ne sont pas prises en compte. Il est de même très préjudiciable de vouloir démontrer une expres- sion, a fortiori donnée dans l’énoncé, par des arguments du style « il est évident que », « on voit bien que », etc. Les candidats devraient se convaincre qu’ils feraient mieux de concentrer leurs efforts à rédiger, avec rigueur, quelques arguments parfaitement justifiés, et qu’ils perdent leur temps avec des discours nébuleux, dont il est souvent très difficile de dégager une conclusion. Un petit schéma propre, avec des notations apparentes, peut aussi souvent appuyer le raisonnement et éviter des phrases compliquées. Nous n’insistons pas sur l’orthographe et la grammaire souvent farfelus, lorsqu’il ne sont pas tout simplement phonétiques. Quant aux applications numériques, un gros effort est fait en faveur des unités, mais les ordres de grandeurs restent totalement aléatoires. Un usage raisonnable de la calculatrice permettrait d’éviter bien des débordements. Répétons enfin que toutes les étapes de la résolution sont évaluées, et qu’il vaut mieux uncomportementcohérentetstructuré,qu’uneattitudemalhonnêtevisantàtrouvercoûte quecoûte l’expression demandée, par des toursdepasse-passe maladroitsqui n’échappent pas au correcteur. Une erreur localisée avec précision est sanctionnée à sa juste valeur, sinon la notation se fait par défaut. Ce n’est pas le résultat brut qui compte, mais l’ensemble du raisonnement qui y conduit. Nous conseillons vivement aucandidat d’éviter de précipiter ses réponses, et de ne pas céderàl’illusiond’unquelconque«déjàvu».Unelectureattentivedel’énoncé,unpeude reculetsurtoutdubonsens, peuventluiéviterbiendeserrances, oudeserreursgrossières. Après ces remarques et recommandations, déjà évoquées les années précédentes, atta- chonsnousàl’épreuvedecetteannée.Pourchaquequestion,nousindiquonsentrecrochet, le pourcentage des copies ayant obtenu plus de la moitié des points attribués. Partie I 1.[73%] L’expression de l’énergie potentielle d’un dipôle électrostatique, qui ne demande que des connaissances élémentaires de cours, pose déjà des problèmes. Outre des erreurs designes, certains fontapparaître«1/2», afinde trouverl’expression de la force,donnée àlafindelaquestion. Selonlacultureducandidat,différentesméthodessontadoptées.Seulenousimporte lacohérencedeladémarcheemployée.Letexteproposaitd’expliciterunedescomposantes de la force. Beaucoup ne l’on pas fait et ont eu tort, car cela les aurait aidés à ne pas patauger avec le «1/2» dont ils ne savaient plus que faire à la question suivante. Il y a ceux qui trouvent correctement le résultat, ceux qui n’ont pas le « 1/2 » à cause de maladresses dans l’expression demandée en b)... et ceux qui le rajoutent sans scrupules. Les deux premiers ont les points correspondant à leur prestation, les derniers sont fortement sanctionnés. 2.[51%] L’expression du vecteur de Poynting est en général connue, mais son interprétation physique est mal assimilée, et parfois même complètement délirante. Il nous est difficile detrancher entre l’ignorance du candidat et son incapacité à transmettre une idée simple. a) c) b) a) Nous attendions une explication, peu importe qu’elle fût en terme de puissance, de flux, ou d’énergie, mais une explication juste. Quelquescandidatsontcitédesanalogiesavecd’autrespartiesducours,nousavons évaluétouteslespropositions.Cettequestion montrequelamajoritédescandidatsontun peude culture scientifique. Les exemples étaient souvent assortis d’explications détaillées. Malheureusement, certains n’ont pas compris de quoi ils’agissait et ontfait du hors sujet. Il ne s’agit que d’exprimer P en fonction de E et υ, exercice assez immédiat. Le candidat habitué à réfléchir à la question posée, et à analyser les grandeurs proposées avant de répondre, établit l’expression de Γ sans problème à l’aide d’un pe- tit bilan. Mais comme souvent, lorsque l’expression est donnée, il y a eu de nombreuses « pseudo-démonstrations », d’autant plus grossières que l’homogénéité des expressions n’était pas respectée. Partie II 1.[82%] Voici une autre question faisant appel aux connaissances de cours. Les réponses sont souvent trop vagues, et visiblement les candidats mélangent ce qui se passe « loca- lement » et les conséquences à l’échelle de la sphère. Les notions de polarisation et de charges liées sont visiblement mal assimilées. Ceux qui ont bien compris n’ont pas eu de mal à expliquer clairement et de façon concise le processus. Ce n’est pas parce que c’est « évident » qu’il faut se dispenser d’une petite phrase pour répondre. La seule difficulté consiste ici à calculer la moyenne temporelle d’une fonction si- nusoïdale. 2.[1%] La question n’a pas toujours été bien comprise, la confusion se faisant au niveau de l’onde incidente et de l’onde rayonnée. Toutes les réponses claires et cohérentes ont été prises en compte. En revanche, tant pis pour ceux qui se sont contenté d’un vague « à l’onde », ou autre réponse, sans aucune précision. Laprécipitationetl’absence totalederéflexionsontlesprincipales causesdel’échec decettequestion.Troiscandidatsseulementontcompriscequ’ilsepassait.Touslesautres ontoublié que la quantité de mouvement est un vecteur, et que l’on ne doit pas se conten- ter d’intégrer sa norme pour trouver la quantité totale. Ce genre de calcul, faisant au préalable intervenir les symétries, est pourtant assez fréquent, et nous avons été très dé- çus. Cette question, très étroitement liée à la précédente, demandait aussi du recul et une lecture attentive de l’énoncé, afin de bien comprendre l’origine de la force demandée. Il ne s’agit pas de calculer bêtement pour avoir des points. Il faut aussi expliquer ce que l’on calcule et pourquoi. Quant à l’orientation de la force, elle ne se déduit pas en tirant à pile ou face. Répétons-le : nous avons évalué toutes les réponses cohérentes, attribuant aussi des points à ceux qu’une erreur de raisonnement en amont conduisaient aux conclu- sions inverses. c) b) a) c) b) a) d) c) b) 3.[3%] Il faut avoir compris ce que représente la force F pour répondre correctement, etD trop de candidats répondent n’importe quoi, en contradiction totale avec leur réponses précédentes, ce qui les dévalorise fortement. Notons aussi des confusions entre lignes de champ et équipotentielles pour ceux qui nous gratifient d’un petit schéma. Il convient ici d’écrire correctement le sens de l’inégalité en explicitant la notion de stabilité et de dérouler le calcul. Il faut bien sûr justifier que la limite est une valeur supérieure. Les applications numériques sont impitoyables, donc elles rapportent des points quandelles sont du bonordre de grandeur et assorties de la bonne unités. Ici encore, nous évaluonstouteslesétapesafindenepaspénalisertropfortementuneerreurintermédiaire. Partie III 1.[75%] La question fait appel aux connaissances de cours, qui ne doivent pas, répétons-le, se limiter à la mémorisation des seules formules. 2.[16%] Mêmes remarques que ci-dessus. On répond sans problème si on se rappelle que R et T ont des effets multiplicatifs, et non additifs, et que l’on compte correctement le nombre de réflexions et de transmis- sions. Question combien perfide puisqu’elle concerne la géométrie du triangle et que la formule est donnée! Est-ce si difficile de reproduire la figure du texte, d’utiliser des nota- tions claires, et de faire une démonstration qui ne tourne pas en rond pour aboutir à un triomphal « donc F =... » en recopiant le résultat? L’absence de schéma démonstratif,N et les récurrences vaseuses ont été très pénalisantes. Il est étonnant que les candidats s’imaginent s’en sortir avec autant de désinvolture! La question était très calculatoire. On pouvaitraisonnablement la résoudre en pro- cédantparétapes,pasàpas,sanssombrertoutdesuitedansdessommesdontlecandidat luimêmeperdlasignification.Leproblème majeuraétédecomprendrecequi,àpartirde l’intensitéincidente, est réfléchi ettransmis, et cequi endécouleauniveaudesprojections sur les axes proposés. 3.[0,2%] Pourrépondre,ilfautavanttoutbiencomprendrequ’unanglesolideestunrapport de surfaces. Outre les maladresses de projection, la majorité des erreurs provenaient d’un défaut d’homogénéité. Certains connaissent les relations élémentaires dans les triangles, ils sont une mi- norité. Cette question nécessitait elle aussi un schéma, sans quoi elle était impossible à corriger, a fortiori quand le résultat était faux. Immédiat pour ceux qui ont pris la peine de réfléchir quelques minutes lors de la question III 2.d), et qui ont compris ce qu’étaient les directions u et v. c) b) a) d) c) b) a) a) c) b) a) Le texte précisait d’utiliser des intégrales « simples », la majorité des réponses sont inextricables et ne débouchent sur rien. Quelques uns se sont contentés de la réponse à la question qualitative, et n’ont pas pris le temps d’aller plus loin. La question a souvent été abordée, et des arguments pertinents proposés. 4.[1%] La discussion de graphe peut révéler des idées intéressantes si elle ne sombre pas dans la paraphrase.Lescandidatsquisecontententderépéterparécritcequel’onvoitclairement sur le graphe perdent leur temps. Le processus de piégeage a mal été compris, ce que nous avions déjà remarqué dans la deuxième partie. Partie IV Cette partie, indépendante des précédentes et assez différente, a été abordée par un très petit nombre de candidats, mais souvent avec profit. Elle fait appel à des qualités d’ana- lyse et d’interprétation expérimentale, développées dans la filière PC. 1.[2%] La question demande un peu de bon sens et un minimum de clarté dans les expli- cations. Elle a été bien traitée. La question est du même genre et se traite de la même manière. En ce qui concerne les résultats numériques, les commentaires sont identiques à ceux de la deuxième partie. Quelquescandidatssesontrisquésàdescomparaisons.Desremarquesintéressantes ontété proposées, leplus souventparceux qui avaientdéjà commenté de façon pertinente les graphes de la troisième partie. 2.[1%] Cette dernière question proposait une exploitation de données à partir d’un document. Il suffisait d’un double décimètre et d’une règle de trois, pour donner l’ordre de grandeur de la constante élastique du globule. Elle a été très peu abordée, mais presque toujours avec succès. L’épreuveaétémoyennementréussie, etnousavonsremarquéunebaissesensible dela qualité des copies, sans doute due à l’augmentation du nombre de candidats. Les années précédentesnousregrettionsdéjàladésinvolturedecertainescopies.Cetteimpressions’est renforcée.Laplupartdescopiessontrédigéesdefaçontrèsapproximative,etleursauteurs ne semblent éprouver aucune gêne à écrire n’importe quoi, visiblement sans réflexion préalable. Cela nous surprend de la part d’étudiants formés à la rigueur scientifique. Les questions plus spécifiques à l’esprit PC ont eu peu de succès, les candidats se lançant à corps perdu dans des calculs compliqués qui aboutissent rarement. Le cours nous est apparu mal assimilé, souvent simplement « récité » sans rapport convaincant avec la question. c) b) a) e) d) Les candidats devraient prendre le temps de lire le sujet, de chercher à comprendre ce qu’on leur demande avant de se précipiter sur des réponses stéréotypées et fausses. Ils y gagneraient du temps et... des points! Ils pourraient aussi respecter le correcteur en lui fournissant des réponses dignes de ce nom, et non un charabia incompréhensible dans un français approximatif. Espérons que les candidats à la promotion 2000 sauront tenir compte de toutes ces remarques.