Prepa HelpCentrale 2021 PC Physique 1 : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2021, filière PC, en 4 heures. Thème : Différents aspects de l'écoulement dans une lame de savon : interférométrie, vorticité, couche limite oscillante et allée de von Kármán.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Partie I : interféromètre de Michelson et épaisseur d'une lame de savon. Michelson en lame d'air : différence de marche, localisation et observation des anneaux d'égale inclinaison, passage au contact optique puis coin d'air. Application aux franges d'une lame de savon en incidence quasi normale pour estimer son épaisseur et tester une loi semi-empirique d'amincissement.
- Partie II : caractéristiques des écoulements bidimensionnels. Sens physique des termes de l'équation de Navier-Stokes, définition de la vorticité et équation qu'elle vérifie, justification du caractère bidimensionnel de l'écoulement dans la lame.
- Partie III : couche limite oscillante et écoulement redressé. Effet de peau dans un conducteur en ARQS : relation de dispersion, champ atténué, puissance dissipée. Analogie avec la diffusion de la vorticité au voisinage d'une plaque oscillante, épaisseur de couche limite, puis cylindre oscillant à bas nombre de Reynolds et origine de l'écoulement stationnaire redressé par moyenne temporelle.
- Partie IV : allée de von Kármán dans une lame de savon. Nombre de Strouhal interprété comme rapport de deux temps caractéristiques, confrontation du modèle aux mesures, puis estimation de la taille d'une île à partir d'une image satellite d'allée tourbillonnaire.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Interféromètre de Michelson
- Modèle scalaire des ondes lumineuses
- Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
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