Centrale-Supélec 2022 MP Physique-chimie 2 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 2 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2022, filière MP, en 4 heures. Thème : Bouée houlographe : corrosion de l'acier, poussée d'Archimède et pendule immergé, filtrage du signal, bobines de Helmholtz et mutuelle inductance.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : prévention de la corrosion. Diagramme potentiel-pH du fer à compléter sur le document réponse, potentiel standard, pKs et pente d'une frontière ; courbes courant-potentiel d'un acier en milieu marin, surtension, limitation par le transport du dioxygène, influence de l'écoulement ; anode sacrificielle en aluminium, courant de corrosion et épaisseur consommée.
• Partie II : la plateforme stabilisatrice. Principe d'Archimède au repos et dans un référentiel accéléré, moment des actions sur un système de trois solides et équilibre stable, analogie électrostatique, pendule immergé avec masse effective et longueur effective, réponse harmonique à une accélération horizontale, facteur de qualité et diagrammes de Bode.
• Partie III : traitement du signal. Choix d'un filtre analogique RC pour supprimer le bruit au-dessus de 1 Hz, fonction de transfert et valeurs des composants, traitement numérique équivalent sur des échantillons, intervalle de fréquences du spectre calculé.
• Partie IV : mesure de l'inclinaison de la bouée. Carte de champ de bobines de Helmholtz exploitée sur le document réponse : symétries, conservation du flux, intensité et circulation du champ, lien entre champ radial et dérivée de Baxe, zone de champ quasi uniforme, puis mutuelle inductance avec une bobine-sonde, équations électriques et calcul de l'angle d'inclinaison.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Diagrammes potentiel-pH
• Filtrage linéaire
• Électronique numérique
• Signaux périodiques et filtrage linéaire
• Régime sinusoïdal forcé
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Circuits électriques dans l'ARQS
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles

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