Sciences physiques et chimiques appliquées : mécanique des fluides, énergie et matériaux
L'épreuve de sciences physiques et chimiques appliquées vérifie la capacité à appliquer les lois fondamentales à un système aéronautique réel : circuit hydraulique, vérin, circuit électrique embarqué, échange thermique, corrosion d'un alliage. Les calculs restent accessibles, mais l'analyse dimensionnelle et la conversion d'unités sont notées autant que le résultat.
Notions clés
- Pression : p = F/S, en pascals. 1 bar = 10^5 Pa ; 1 MPa = 10 bar. Pression absolue = pression relative (lue au manomètre) + pression atmosphérique.
- Loi de Pascal : la pression appliquée à un liquide incompressible au repos se transmet intégralement. Un vérin réalise F = p·S, avec S = π·r² (attention : r = rayon = diamètre/2).
- Énergie et puissance : W = F·d (joules), P = W/t = F·v (watts). 1 kWh = 3,6 MJ. Rendement η = puissance utile / puissance absorbée, toujours inférieur à 1.
- Thermodynamique : loi des gaz parfaits pV = nRT, avec T en kelvins (T = θ + 273,15).
- Chimie : n = m/M, concentration C = n/V, pH = -log[H₃O⁺], oxydoréduction et corrosion galvanique entre deux métaux de potentiels différents (alliage d'aluminium et visserie acier inoxydable, par exemple).
Exemple travaillé
Un vérin hydraulique a un alésage de 40 mm et reçoit une pression relative de 100 bar. Conversion : 100 bar = 10 MPa = 1,0 × 10^7 Pa. Rayon : r = 0,020 m, donc S = π × (0,020)² = 1,257 × 10^-3 m². Effort : F = p·S = 1,0 × 10^7 × 1,257 × 10^-3 = 1,257 × 10^4 N, soit environ 12,6 kN. Raisonnement à expliciter : conversion d'abord, rayon ensuite, produit en dernier, puis conversion en kN pour une valeur lisible. Utiliser le diamètre au lieu du rayon multiplierait l'effort par quatre.
Pièges fréquents
Confondre pression relative et absolue ; oublier de convertir les bars en pascals ; travailler en millimètres dans une formule SI ; additionner des énergies en kWh et des puissances en kW ; annoncer un rendement supérieur à 100 % ; négliger la compatibilité galvanique entre matériaux lors de l'analyse d'une corrosion.