Physique-Chimie
L'épreuve de physique-chimie du concours Puissance Alpha couvre le programme de spécialité de Terminale : mécanique et énergie, électricité, ondes et signaux, puis chimie des solutions, cinétique et synthèse organique. Le format QCM impose de repérer immédiatement la loi pertinente et de vérifier les unités : beaucoup de propositions fausses ne diffèrent de la bonne que par un facteur 10, un signe ou une puissance de dix.
Mécanique et énergie
- Deuxième loi de Newton dans un référentiel galiléen : somme des forces = m·a, en vecteurs.
- Chute libre et projectile dans un champ uniforme : le mouvement se décompose en axe horizontal uniforme et axe vertical uniformément varié.
- Mouvement circulaire (satellite) : accélération centripète de valeur v²/r.
- Théorème de l'énergie cinétique ; l'énergie mécanique se conserve si les forces non conservatives sont négligeables ou ne travaillent pas.
Électricité et ondes
- Circuit RC : constante de temps τ = RC, charge atteignant environ 63 % à t = τ.
- Onde progressive : λ = v·T = v/f ; diffraction et interférences se raisonnent en différence de marche.
Chimie
- Acide fort : pH = −log C. Acide faible : constante d'acidité Ka et diagramme de prédominance, le pH dépend aussi de la dilution.
- Titrage : à l'équivalence, les quantités de matière respectent la stœchiométrie de la réaction support.
- Cinétique : facteurs cinétiques (température, concentration, solvant), temps de demi-réaction, catalyse.
Exemple rédigé
On titre VA = 20,0 mL d'acide chlorhydrique par une solution de soude à CB = 0,10 mol/L ; l'équivalence est atteinte pour VE = 15,0 mL. La réaction H3O+ + HO− → 2 H2O se fait dans les proportions 1:1, donc n(H3O+) = n(HO−), soit CA·VA = CB·VE. D'où CA = 0,10 × 15,0 / 20,0 = 0,075 mol/L. L'acide étant fort, la solution initiale avait un pH de −log(0,075) ≈ 1,1, alors qu'à l'équivalence le pH vaut 7.
Pièges qui coûtent des points
- Ne pas convertir les mL en L, ni les g en kg, avant tout calcul.
- Écrire somme des forces = m·a sans bilan complet ni repère orienté.
- Appliquer pH = −log C à un acide faible, ou oublier que l'équivalence acide fort/base forte se situe à pH 7.
- Confondre période et fréquence, ou oublier le facteur 2π dans les grandeurs angulaires.