Voici quelques conseils de dernières minutes pour finir (commencer ?) la préparation au concours de physique.
Bien préparer ses affaires
C'est en général la première épreuve du concours (sauf si ça a changé, je ne sais pas), il faut donc diminuer les potentielles sources de stress supplémentaire.
La première chose est donc de ne rien oublier qui pourrait être utile, à vous de voir ce dont vous avez besoin :
- Tut' physique
- Fiches physique ou fiches persos
- Diapos
- Annales
- Poly de Biophysique
- Calculatrice ++ (vérifiez le mode radian/degré pour savoir sur lequel vous êtes) avec piles...
- Montre
En général, on a pas des masses de places sur sa table, n'hésitez à placer des affaires par terre et à prendre au fur et à mesure ce dont vous avez besoin. Sortez bien tout le jour du concours avant le début de l'épreuve (au mieux, mettez tout ce qui vous sert en physique au même endroit de votre sac, comme ça vous vous embêtez pas).
Rester le plus calme et serein possible
C'est une épreuve si mal réussie à la base que tout ce que vous faites, tout ce que vous réussissez durant cette épreuve, c'est du bonus. Donc si vous avez des difficultés pendant l'épreuve, ne paniquez pas, restez bien calme.
- Regardez tout le sujet avant de commencer. Faites d'abord ce qui vous parait le plus facile (chacun a son truc, la biophysique, la RMN, ...)
- Lisez très bien l'énoncé, ne foncez pas comme une brute. Ce serait une perte de temps plus qu'autre chose. Entourer les données intéressantes de l'énoncé, faites un schéma si nécessaire et commencez à réfléchir au raisonnement ou à la formule qui doit être utilisée.
- Vérifiez si des réponses peuvent être éliminées (unités, signes, incohérences, ...)
- Vérifiez vos sous-unités dans les applications numériques. Dans le doute, travaillez en SI. Les erreurs fréquentes concernent surtout la température (K) et le volume (m cube).
- L'application numérique est THE étape. N'allez pas trop vite en vous disant que vous perdez du temps, c'est au contraire en allant trop vite qu'on gaspille les 5 minutes de calcul littéral.
- Ne passez pas trop de temps par question. Au-delà de 5 minutes, si vous ne savez vraiment pas quoi faire ou si vous pensez vous égarer, changer de question. Bien sûr, si vous sentez que vous en êtes capables, n'hésitez pas à continuer sans exagérer (10 minutes, c'est plus possible).
- Savoir rebondir sur autre chose quand un exercice pose problème.
- Essayer de travailler un peu sur toutes les questions, sauf si vous avez fait des impasses complètes. Et même si c'est le cas, éliminer les réponses improbables autant que possible.
Ayez toujours un oeil sur l'heure, remplissez la grille au fur et à mesure ! Sans se tromper de ligne, surtout si vous ne faites pas dans l'ordre.
Dernières révisions
Assurez-vous de savoir faire : Thermo :
- Utilisez PV=nRT sans erreur d'unité
La pression en Pa
Le volume en mètre cube
la quantité de matière en mol. Si besoin \(n = \frac{N}{N_A}\)
La température en Kelvin (T(°C)+273,15)
- Calculer un travail/une chaleur pour différent type de transformation (isotherme, isobare, ...) avec \(W = - \int_{V_i}^{V_f} P_{ext} dV\)
* Réversible = \(P_{ext}=P_{int}\) à tout instant. Souvent supposé implicitement.
*Isobare réversible/monobare : P est une constante de V, on peut le sortir de l'intégrale.
*Isotherme : P n'est pas constant, c'est une fonction P(V). Et comme dans \(\int f(x) dx\), on ne peut pas sortir f(x) de l'intégrale, là non plus. On remplace donc P par son expression via la loi des gaz parfaits.
- Savoir faire des calculs simples de calorimétrie. Connaître les relations fondamentales \(Q_{tot}=W'\) (1) et \(Q_n= c_n m_n (T_f-T_i)\) (2).
Les deux corps (ou plus) dans la calorimètre échange de la chaleur sans que celle-ci ne soit perdue ou gagnée. Ceci n'est plus vrai en présence d'un travail d'une force non pressante. Par exemple, si on applique un travail électrique, de la chaleur supplémentaire est gagnée par les deux corps.
On applique la relation (1), puis on remplace les Q en utilisant la relation (2). Ensuite, il reste à isoler la variable d'intérêt (une température finale par exemple). Notons que la température finale est la même pour tous les corps à l'équilibre ! Notons également que la présence de travail W' empêche le système d'atteindre l'équilibre, puisque le système évolue sans cesse. Néanmoins, l'hypothèse de réversibilité de la transformation permet tout de même de faire les calculs, puisqu'on considère que le système est en équilibre à tout instant !
Notez qu'il y a deux cas pour la calorimétrie qu'il faut connaître. Le cas où le calorimètre est parfait, la démarche est alors celle qui précède. Le cas où le calorimètre emmagasine lui aussi un peu de chaleur et donc participe à l'équilibre thermique. Il est alors doté d'une capacité calorifique C, qui, à la différence de c, prend directement en compte la masse du calorimètre pour la relation (2') : \(Q_c=C (T_f-T_i)\). La température initiale du calorimètre est généralement celle du corps qui la contient.
Il est possible de définir la valeur en eau du calorimètre. Si on avait considérer que le calorimètre, c'était une masse \(\mu\) d'eau, il prendrait/donnerait exactement la chaleur \(Q_c\). Elle est donnée par \(\mu = \frac{C}{c_e}\) (kg). On peut donc réécrire (2') \(Q_c=c_e \mu (T_f-T_i)\).
- Connaître l'expression de la puissance (en général ou électrique).
Pour calculer le travail d'une force, ou un rendement, on est souvent amené à travailler avec des puissances. Par définition, c'est un travail par seconde qui s'exprime en Watt. \(P=\frac{W}{\Delta t}\). Le travail électrique se calcule par \(P = U\times I\), qu'on peut réécrire en fonction des données de l'énoncé par la loi d'Ohm \(U=RI\). Au total, deux données parmi U, I et R suffisent pour faire le calcul.
- Connaître la définition de chaleur latente
La chaleur latente est une chaleur fournie lors d'une transformation d'un état à un autre, à température constante. En général, c'est la même chaleur (en valeur absolue) pour passer de (1) à (2) que de (2) à (1). Quand on passe d'un état "plus froid" à un état "plus chaud", il faut fournir de la chaleur, et vis-versa. On a \(Q_L= m \times L\). Les calorimétries avec transformation physique sont les plus complexes à traiter. Il faut toujours se poser la question de ce qu'on obtient à l'état final (un glaçon fond-il totale ? Partiellement ? Pas du tout ?).
- Le second principe de la thermodynamique donne l'expression de la variation d'entropie \(\Delta S= \frac{Q}{T}\) (réversible, sinon c'est un signe >).
Si vous avez un doute quant à la définition de l'entropie, pensez au fait que c'est le désordre du système. Pour tendre vers l'équilibre, le désordre doit le plus élevé possible. Attention quand on calcul l'entropie à partir de la chaleur. Si la température est constante, la formule peut être appliquée directement. Si elle n'est pas constant, il faut alors calculer la variation d'entropie chaque instant selon un chemin (comme pour le travail). Il s'agit donc d'une intégrale \(\Delta S = \int \delta Q /T dT\). Il faut être prudent, car Q peut dépendre de la température et donc peut ne pas sortir de l'intégrale.
- Connaître les rendements et les signes des échanges pour : un moteur ditherme, une pompe à chaleur, un frigo.
Attention, on se place au niveau du système lui-même, pas au niveau des sources chaude/froide. L'idée est que l'on parcours des cycles, donc la grandeur \(\Delta U =0\) mais aussi \(\Delta S = Q_F/T + Q_C/T =0\) (= si réversible, > si irréversible). En utilisant le premier principe de la thermodynamique, on trouve facilement \(0= W+Q_F +Q_C\), où Qf est la chaleur liée à la source froide, Qc la chaleur liée à la source chaude, W le travail fourni ou perdu pour/par le système.
Pour les signes, ils sont logiques :
- Le moteur fourni du travail (ben oui, il servirait à quoi sinon ?), W<0 (puisque le système founit= perd de l'énergie). Le moteur prélève de l'énergie dans la source chaude et le relâche dans la source froide : Qf<0 et Qc>0. Moi ça me rappelle globalement les pompes à proton pour les mitochondries, ya un gradient de proton (de chaleur), en relâchant les protons vers le milieu le moins concentré (en déplaçant de la chaleur du milieu chaud vers le milieu froid), on dégage de l'énergie sous forme d'ATP (on dégage de la chaleur).
Le rendement est toujours l'énergie fournie divisée par l'énergie reçue, soit \(|W/Q_C|\). On se fait pas chier avec les signes, c'est toujours positif. Dans le cas du moteur, c'est entre 0 et 1.
- La pompe à chaleur consomme de l'énergie (du travail) évidemment W>0. L'idée est de déplacer de la chaleur du côté chaud au côté froid : Qf>0 et Qc<0. Le rendement (ou l'efficacité d'ailleurs), c'est l'énergie reçue sur l'énergie fournie. Le but étant d'absorber la chaleur de la source chaude, le rendement est : \(|Q_C /W|\). Il peut être supérieur à 1.
- Pour le frigo, c'est exactement les mêmes signes que pour la pompe en chaleur. C'est la même machine sur le plan thermodynamique, mais le but ici est de refroidir la source froide (l'intérieur du frigo), en dégageant de la chaleur dans la source chaude (extérieur). Le rendement n'est pas le même, c'est ici \(|Q_F /W|\). Il peut être supérieur à 1.
Notons une chose capitale : il existe un rendement maximum (dit de Carnot). C'est celui où la transformation est réversible. Cf fiche pour le calcul des rendements maximum. Je vous fais remarquer que dans ce type d'exercice, il y a souvent très peu de donner. En effet, la connaissance de la température des sources permet de calculer le rendement maximal. La connaissance du travail W en plus permet de calculer tout le reste. Puisque vous connaissez le rendement et le travail, vous pouvez trouver les chaleurs via les relations précédentes (premier principe, etc).
Magnétisme :
- Trouver la direction d'un champ magnétique qualitativement
C'est la règle des trois doigts de la main droite : le courant (pouce) x le point de calcul du champ (index) = champ magnétique (majeur)
- Calculer le champ d'un fil fini ou infini
Attention au signe trigonométrique des angles !
- Calculer le champ d'une spire, d'une bobine plate, d'un solénoïde infini sur leur axe.
La règle du tire-bouchon permet de trouver le sens (on enveloppe avec la main droite la bobine dans le sens du courant, le pouce donne le sens du champ). Si I>0, alors le champ est positif sur l'axe. Si I<0, alors le champ est négatif sur l'axe.
- Calculer le champ de plusieurs de ces figures combinées
- En particulier, maîtriser à 100% les bobines d'Helmholtz (annales 2013 et 2012) : calcul de champ au milieu des deux, au centre d'une des bobines, n'oubliez pas de multiplier par N et par 2, etc. Le développement limité est dans les annales et dans les fiches.
- fem = RI la loi d'Ohm
- fem = - dphi/dt avec phi le flux qu'il faut savoir calculer.
- Connaître le mouvement d'une particule dans un champ. Application au spectromètre de masse (source de nombreux exos qu'on pourrait faire faire à des étudiants en début de lycée).
RMN :
- Regarder les diapos du cours du jeudi soir que j'ai fait il y a un an (rubrique téléchargement sur montutorat).
Radioactivité :
- Bien avoir les constantes
- Calculer des énergies de réaction
- Calculer le nombre de noyau d'un échantillon
- Calculer le nombre de noyau en fonction du temps d'un échantillon radioactif
- Calculer de même une activité en fonction du temps
- Connaître les formules des temps 1/2
- Connaître la formule du rayonnement de photons dans la matière
- Savoir utiliser les grosses formules pour les noyaux dans la matière
- Dosimétrie, connaître les grandeurs, ne pas oublier les coefficients de pondération (type de rayonnement ++ ; type de tissu ++ cerveau ++)
Probabilité
- Maîtriser la combinatoire
- Connaître la loi normale
Modifié en dernier par Halygraves le 06 octobre 2015, 10:59, modifié 1 fois.
