Prepa HelpMines-Ponts 2024 PSI Physique 1 : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique 1 du Concours commun Mines-Ponts, France, session 2024, filière PSI, en 3 heures. Thème : Analyse physique d'un spa : gonflage, chauffage, pertes thermiques, régulation et brassage.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Partie I.A : gonflage. Débit de la pompe, durée avant ouverture de la valve de surpression et température d'ouverture, avec le modèle du gaz parfait.
- Partie I.B : chauffage de l'eau. Durée de chauffage et cohérence avec la puissance annoncée, puis diffusion du rayonnement solaire par les molécules d'air polarisées : longueur d'atténuation, vérification dimensionnelle et effet de l'altitude.
- Partie II.A : pertes calorifiques. Résistances thermiques de conduction en géométrie cylindrique et plane, refroidissement exponentiel en régime quasi stationnaire et temps caractéristique, gain apporté par la couverture et la toile de sol, puissance de maintien.
- Partie II.B : module de commande et maintien en température. Résistance d'un cylindre conducteur, modèle de Drude et variation de la résistance avec la température, comparateur à amplificateur linéaire intégré en saturation et réglage de deux interrupteurs pour maintenir la température dans un intervalle.
- Partie II.C : brassage de l'eau. Volume d'une bulle presque constant, nombre de Reynolds et traînée, vitesse de montée en tangente hyperbolique, puis oscillations isentropiques du rayon d'une bulle, fréquence propre et énergie cinétique transmise à l'eau.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
- Équations différentielles linéaires du premier ordre
- Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction
- Équations différentielles linéaires du second ordre
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