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

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 2 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2022, filière PSI, en 4 heures. Thème : Sécurité d'une plongée à très grande profondeur, sous-marin Deepsea Challenger : pression, ballast, corrosion galvanique, ondes électromagnétiques et acoustiques.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : pression et plongée. Statique des fluides en modèle incompressible puis compressible avec coefficient de compressibilité isotherme, comparaison à la pression mesurée au fond d'une fosse océanique. Force de traînée et coefficient Cx, évaluation de la masse de ballast libérée à partir des durées de descente et de remontée.
• Partie II : risque d'hypoxie. Composition de l'air, relation de récurrence sur la quantité de dioxygène de l'habitacle au fil des respirations, nombre d'inspirations possibles et durée de survie sans apport extérieur.
• Partie III : système de libération du ballast. Libération galvanique programmée d'une tige d'alliage de magnésium reliée à du nickel : transformations sur chaque surface, équation de réaction, avancement maximal, lecture de courbes courant-potentiel, durée de corrosion et effet de la variation de surface.
• Partie IV : communication. Ondes radio dans l'eau de mer conductrice : loi d'Ohm locale, évolution de la densité de charge, équations de Maxwell, comparaison des courants de déplacement et de conduction, nombre d'onde complexe, vecteur de Poynting et faisabilité. Ondes acoustiques : approximation acoustique, équation de propagation et célérité, relations de passage à un dioptre, milieu stratifié, équation de la trajectoire des rayons, rayons de courbure à partir d'un profil de célérité et orientation de l'émetteur.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Propagation d'un signal
• Optique géométrique et formation des images
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Techniques fondamentales de calcul en analyse
• Fonctions usuelles et lecture des graphes
• Nombres complexes et trigonométrie

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