Prepa HelpCentrale 2020 TSI Physique-chimie 1 : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2020, filière TSI, en 4 heures. Thème : Matériaux piézoélectriques : capteur de force, airbag, microgénérateur et oscillateurs.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Partie I : utilisation en capteur de forces. Montages à amplificateurs linéaires intégrés idéaux pour mesurer l'intensité d'une force appliquée à une lame piézoélectrique, puis filtre dont on établit la fonction de transfert, la nature et le maximum du gain pour mesurer la fréquence d'une force sinusoïdale.
- Partie II : matériau piézoélectrique dans un airbag. Principe d'un accéléromètre (masse mobile dans la voiture, principe fondamental de la dynamique), accélérations moyennes lors d'un freinage et d'un choc, tension aux bornes de la lame, puis détecteur de tension à ALI qui allume une LED.
- Partie III : microgénérateur piézoélectrique. Poutre vibrante modélisée par un oscillateur amorti en régime forcé, amplitude complexe du mouvement, puis modèle électrique (source de courant et capacité) et puissance moyenne récupérée.
- Partie IV : oscillateurs. Condition d'oscillation d'un système bouclé (relations sur les gains et les phases), filtre de Wien et oscillateur à pont de Wien à ALI, puis modèle électrique d'un quartz et comportement de son impédance.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Filtrage linéaire
- Régime sinusoïdal forcé
- Description et paramétrage du mouvement d'un point
- Équations différentielles linéaires du second ordre
- Oscillateurs électroniques
- Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction
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