Physique-Chimie - mécanique, ondes, solutions et organique
L'épreuve de physique-chimie du Concours Avenir couvre le programme de spécialité de terminale : mécanique newtonienne et énergétique, électricité, ondes et optique, thermodynamique, puis chimie des solutions, oxydoréduction, cinétique, chimie organique et spectroscopies. Le format est identique à celui des mathématiques : quatre propositions, une seule exacte, +3 / −1 / 0. Les questions sont courtes et testent autant la rigueur du calcul que la connaissance des ordres de grandeur.
Le socle à maîtriser
- Mécanique : deuxième loi de Newton, chute libre, projectile, mouvement circulaire (accélération centripète v²/R).
- Énergie : travail, théorème de l'énergie cinétique, conservation de l'énergie mécanique hors frottements.
- Électricité : loi des mailles, dipôle RC et constante de temps τ = RC, puissance P = UI.
- Ondes : célérité, longueur d'onde, diffraction, interférences, niveau sonore L = 10 log(I/I₀).
- Solutions : pH, Ka, titrage, équivalence CaVa = CbVb, demi-équivalence pH = pKa.
- Oxydoréduction : demi-équations, nombre d'oxydation, piles et force électromotrice.
- Organique et spectroscopie : familles fonctionnelles, bande IR vers 1700 cm⁻¹ pour C=O, règle des n+1 pics en RMN.
Exemple rédigé
Un chariot de masse m = 0,20 kg est lâché sans vitesse du haut d'une rampe inclinée à 30° dont le dénivelé est h = 0,90 m ; les frottements sont négligés. On cherche la vitesse en bas. L'énergie mécanique se conserve : mgh = ½mv², la masse se simplifie et v = √(2gh) = √(2 × 9,81 × 0,90) ≈ 4,2 m·s⁻¹. Deux enseignements : la masse n'intervient pas, et seul le dénivelé compte, pas la longueur de rampe ni l'angle. Une proposition calculée avec la longueur de rampe (h/sin 30° = 1,8 m) donnerait ≈ 5,9 m·s⁻¹ et constitue le distracteur classique.
Les pièges qui coûtent des points
- Mélanger les unités : grammes et kilogrammes, centimètres et mètres, degrés Celsius et kelvins.
- Confondre masse volumique et densité, ou oublier le facteur 1000 entre g·cm⁻³ et kg·m⁻³.
- Prendre g = 10 quand l'énoncé impose 9,81, ou l'inverse.
- Oublier que le travail d'une force de frottement est négatif et diminue l'énergie mécanique.
- Écrire les demi-équations sans équilibrer les charges, puis inverser le sens du transfert d'électrons.
- Confondre équivalence (proportions stœchiométriques) et demi-équivalence (pH = pKa).