e3a-Polytech 2023 MPI Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours e3a-Polytech, France, session 2023, filière MPI, en 4 heures. Thème : Vivre dans l'espace : boulet de canon, station orbitale, masse de la Terre en Python et accumulateur Ni-Cd.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : se libérer de l'attraction terrestre. Force et énergie potentielle gravitationnelles, mouvement lié et vitesse de libération, puis tir vertical d'un boulet avec frottement quadratique : analyse dimensionnelle, vitesse limite, régimes transitoire et permanent et résolution avec les fonctions tan et tanh.
  À revoir : Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur, Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Partie II : étude d'une station spatiale. Impesanteur dans une capsule en orbite, puis station torique en rotation uniforme créant une pesanteur artificielle, orientation des passagers et ordre de grandeur de la vitesse de rotation.
• Partie III : peser la Terre. Troisième loi de Kepler et ellipse, extraction de données de satellites en Python, régression linéaire avec numpy et tracé avec matplotlib, puis incertitude-type sur la masse de la Terre par une simulation de Monte-Carlo et critère de compatibilité.
  À revoir : Mesures et incertitudes, Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• Partie IV : stocker l'énergie électrique. Paramètre de maille du nickel par interférence de rayons X sur deux plans atomiques, montage d'optique et goniomètre, puis pile nickel-cadmium : potentiels de Nernst, sens du courant, état final, durée de fonctionnement et équation en milieu basique par les nombres d'oxydation.
  À revoir : Modèle scalaire des ondes lumineuses, Superposition d'ondes lumineuses, trous d'Young et réseau, Optique géométrique et formation des images, Oxydoréduction et piles électrochimiques

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Mesures et incertitudes
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
• Modèle scalaire des ondes lumineuses
• Superposition d'ondes lumineuses, trous d'Young et réseau
• Optique géométrique et formation des images
• Oxydoréduction et piles électrochimiques

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