CNC 2005 PSI Physique I : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique I du Concours National Commun (CNC), Maroc, session 2005, filière PSI, en 4 heures. Thème : Champ magnétique et propriétés de la matière : faisceau électronique et effet Zeeman.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie 1 : faisceau électronique. Mouvement d'un électron dans un champ magnétique uniforme : trajectoire circulaire, rayon de giration et pulsation cyclotron, mesure de la charge massique. Stabilité radiale, orthoradiale et axiale de la trajectoire par linéarisation en coordonnées cylindriques.
  À revoir : Description et paramétrage du mouvement d'un point, Équations différentielles linéaires du second ordre, Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Partie 2, 2.1 : théorème de Larmor. Accélération de l'électron atomique écrite dans un référentiel tournant par composition des mouvements. Choix du vecteur rotation, comparaison d'ordres de grandeur pour l'atome d'hydrogène et énoncé du théorème.
  À revoir : Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures, Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Partie 2, 2.2 : oscillateur harmonique spatial. Électron lié élastiquement au noyau : mouvement plan, énergie potentielle effective et trajectoire. Décomposition du mouvement en une oscillation rectiligne et deux mouvements circulaires de sens opposés, en notation complexe.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du second ordre, Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Partie 2, 2.3 : changements de fréquence dus à la rotation de Larmor. Effet du champ magnétique sur chaque composante du mouvement : l'oscillation axiale reste inchangée, les pulsations circulaires se décalent en sens opposés. Expressions approchées des décalages en fréquence et accord avec le théorème de Larmor.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du second ordre, Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Partie 2, 2.4 : conséquence sur les raies d'émission de l'atome. Rayonnement du dipôle oscillant et polarisation du champ à grande distance. Nombre, polarisation et intensité relative des raies observées perpendiculairement puis parallèlement au champ, enfin charge massique tirée du graphe obtenu pour le cadmium.
  À revoir : Fonctions usuelles et lecture des graphes

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Équations différentielles linéaires du second ordre
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Fonctions usuelles et lecture des graphes

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