CNC 2001 MP Physique II : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique II du Concours National Commun (CNC), Maroc, session 2001, filière MP, en 4 heures. Thème : Quelques mesures physiques en océanographie : compressibilité, conductivité et capteur de pression à quartz.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• 1re partie, 1.1 : étude de la compressibilité de l'eau océanique. Statique d'un bassin calme avec compressibilité isotherme constante : loi de la masse volumique et de la pression en fonction de la hauteur d'eau. Comparaison numérique avec le modèle incompressible pour une fosse et pour un port.
  À revoir : Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• 1re partie, 1.2 : étude de la conductivité de l'eau océanique. Deux transformateurs toriques couplés par une boucle d'eau. Théorème d'Ampère, loi de Lenz-Faraday et équations électriques conduisent à une relation entre tensions et résistance de la boucle, d'où la conductivité et un protocole de mesure.
  À revoir : Régime sinusoïdal forcé
• 2e partie, 2.1.1 : aspect énergétique de la lame de quartz. Lame piézoélectrique vibrante décrite par son énergie mécanique et une force de frottement. Le bilan d'énergie donne l'équation d'un oscillateur forcé, mise sous forme canonique avec fréquence propre et facteur de qualité.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du second ordre, Régime sinusoïdal forcé
• 2e partie, 2.1.2 : mesure des caractéristiques mécaniques de la lame. Interféromètre de Michelson avec un miroir solidaire de la lame, équivalent à une lame d'air d'épaisseur variable. Intensité détectée, résonance du système miroir et lame, lecture d'oscillogrammes et du nombre de maxima pour remonter à la fréquence de résonance et au facteur de qualité.
  À revoir : Interféromètre de Michelson, Équations différentielles linéaires du second ordre, Régime sinusoïdal forcé
• 2e partie, 2.2 et 2.3 : modèle électrique et oscillateur à quartz. Lame modélisée par un dipôle RLC série avec capacité parallèle, admittance complexe et domaine inductif. Oscillateur à amplificateur et deux condensateurs : théorème de Millman, condition d'amplification et pulsation d'oscillation.
  À revoir : Oscillateurs électroniques, Régime sinusoïdal forcé
• 2e partie, 2.4 : mesure de variations de niveau. La pression appliquée à la lame décale la fréquence d'oscillation au premier ordre. Calcul de la variation de fréquence au fond d'une fosse lorsque le niveau de la surface baisse, et applications possibles en océanographie.
  À revoir : Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Régime sinusoïdal forcé
• Équations différentielles linéaires du second ordre
• Interféromètre de Michelson
• Oscillateurs électroniques
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur

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