Physique - modéliser un système réel et maîtriser les ordres de grandeur
L'épreuve écrite de physique de la Banque PT est un problème unique, souvent adossé à un système réel (moteur, capteur, véhicule, instrument), qui mobilise plusieurs chapitres du programme : mécanique du point et du solide, thermodynamique, électrocinétique et électronique, électromagnétisme et induction, ondes et optique. S'y ajoutent les épreuves orales et de travaux pratiques, où l'on attend une démarche physique et non une simple application de formules. Le jury valorise la modélisation annoncée, les schémas clairs et l'analyse critique de l'application numérique.
Les réflexes de modélisation
- Définir le système, le référentiel et le repère avant toute loi ; préciser les hypothèses (solide indéformable, régime permanent, transformation adiabatique, gaz parfait).
- Écrire les lois sous forme vectorielle, puis projeter : la projection précipitée est la première source d'erreur.
- En thermodynamique, identifier la transformation et le signe des échanges W et Q avant tout calcul d'entropie ; préciser le système fermé ou ouvert.
- En régime sinusoïdal, travailler en notation complexe, vérifier module et argument, distinguer amplitude, valeur efficace et valeur crête.
- En induction, orienter le circuit et appliquer e = −dΦ/dt avec la convention de signe explicitée.
Exemple rédigé
Un circuit RLC série est alimenté par une tension sinusoïdale avec R = 10 Ω, L = 10 mH, C = 1,0 µF. Calculer la fréquence de résonance, le facteur de qualité et la largeur de la bande passante.
À la résonance, l'impédance se réduit à R : Lω0 = 1/(Cω0), donc ω0 = 1/√(LC) = 1/√(10⁻² × 10⁻⁶) = 10⁴ rad·s⁻¹, soit f0 ≈ 1,59 kHz. Le facteur de qualité vaut Q = Lω0/R = (10⁻² × 10⁴)/10 = 10. La bande passante à −3 dB vaut Δω = ω0/Q = 10³ rad·s⁻¹, soit Δf ≈ 159 Hz. Contrôle : Q = 10 traduit une résonance marquée mais pas extrême, ce qui est cohérent avec les valeurs choisies.
Les pièges
Oublier le facteur √2 entre amplitude et valeur efficace ; mélanger les unités (mH, µF, cm) ; donner une application numérique sans unité ; confondre régime transitoire et régime permanent ; écrire un bilan entropique sans préciser le système ; négliger les frottements sans le justifier ; en électronique, oublier que le gain en décibels vaut 20 log|H| et non 10 log|H|.