CNC 2001 TSI Physique II : sujet en PDF

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

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• 1ère partie, 1.1 : étude de la compressibilité de l'eau océanique. Relation fondamentale de l'hydrostatique et coefficient de compressibilité isotherme. Lois de la masse volumique et de la pression avec la hauteur d'eau, applications numériques à une fosse et à un port, comparaison avec le modèle incompressible.
  À revoir : Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles, Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• 1ère partie, 1.2 : étude de la conductivité de l'eau océanique. Mesure par induction : boucle d'eau couplant deux transformateurs toriques. Théorème d'Ampère, loi de Lenz-Faraday, équations en valeurs efficaces complexes, puis conductivité déduite du rapport des tensions et protocole de mesure.
  À revoir : Régime sinusoïdal forcé, Circuits électriques dans l'ARQS
• 2ème partie, 2.1 et 2.1.1 : modélisation mécanique d'une lame de quartz, aspect énergétique. Principe de la mesure d'une variation de niveau par un capteur de pression. Lame piézoélectrique excitée par une tension sinusoïdale : énergie mécanique, frottement visqueux, équation d'oscillateur forcé avec pulsation propre et facteur de qualité.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du second ordre, Régime sinusoïdal forcé
• 2ème partie, 2.1.2 : mesure des caractéristiques mécaniques de la lame de quartz. Michelson dont un miroir est solidaire de la lame, équivalent à une lame d'air d'épaisseur variable. Intensité détectée, résonance du système, exploitation d'oscillogrammes et du nombre de maxima pour obtenir fréquence de résonance et facteur de qualité.
  À revoir : Modèle scalaire des ondes lumineuses, Superposition d'ondes lumineuses, trous d'Young et réseau, Régime sinusoïdal forcé
• 2ème partie, 2.2 : modélisation électrique de la lame de quartz. Modèle RLC série avec capacité en parallèle, valeurs numériques des composants. Admittance complexe du dipôle et domaine de pulsations où il est inductif.
  À revoir : Régime sinusoïdal forcé, Circuits électriques dans l'ARQS
• 2ème partie, 2.3 : oscillateur à quartz. Quartz associé à un amplificateur et deux condensateurs. Théorème de Millman aux noeuds, condition d'amplification, pulsation unique d'oscillation et intervalle où elle se situe.
  À revoir : Oscillateurs électroniques, Régime sinusoïdal forcé
• 2ème partie, 2.4 : mesure de variations de niveau. Dérive de la fréquence d'oscillation sous l'effet d'une variation de pression, calcul pour une baisse du niveau au-dessus d'une fosse océanique et applications possibles du dispositif.
  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
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Régime sinusoïdal forcé
• Circuits électriques dans l'ARQS
• Équations différentielles linéaires du second ordre
• Modèle scalaire des ondes lumineuses
• Superposition d'ondes lumineuses, trous d'Young et réseau
• Oscillateurs électroniques

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