Prepa HelpCNC 2010 PSI Physique I : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique I du Concours National Commun (CNC), Maroc, session 2010, filière PSI, en 4 heures. Thème : Conversion de l'énergie éolienne : limite de Betz, modèle de l'élément de pale et alternateur.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- 1re partie : transfert de puissance de l'air à l'éolienne. Écoulement axial dans un tube de courant : conservation de la masse, relation de Bernoulli et bilan de quantité de mouvement donnant la force sur l'hélice et la vitesse au niveau des pales. Bilan d'énergie cinétique, puissance extraite, limite de Betz, rendement théorique et coefficient de performance.
- 2e partie : modèle de l'élément de pale. Prise en compte de la rotation de l'air à travers un élément annulaire : force tangentielle, puissance et couple sur les pales, bilans de moment cinétique et facteur d'interférence tangentiel. Dimensionnement optimal par la relation de Bernoulli et vitesse de rotation de l'hélice qui maximise la puissance extraite.
- 3e partie : conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique. Alternateur monophasé à cadre tournant : flux, force électromotrice, courant et moment des forces de Laplace, théorème du moment cinétique et bilan de puissance en régime permanent. Alternateur diphasé, schéma équivalent et charge qui maximise la puissance par adaptation d'impédance.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Fonctions usuelles et lecture des graphes
- Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
- Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
- Régime sinusoïdal forcé
- Dynamique des systèmes de solides : principe fondamental, stratégie d'isolement, équilibrage
Chaque chapitre a son cours, ses méthodes, ses pièges et des exercices corrigés. L'essai gratuit donne accès aux chapitres offerts de ta filière.