Physique - mécanique, électrocinétique, thermodynamique et optique
L'épreuve de physique du concours passerelle ENSAM Rabat porte sur les fondamentaux du programme de DEUG/prépa : mécanique du point (cinématique, dynamique, énergie, oscillateurs), électrocinétique (circuits RC, RL, RLC, régime transitoire et sinusoïdal), thermodynamique (premier principe, gaz parfaits) et optique géométrique (lentilles minces). L'objectif est de vérifier la capacité à modéliser un système simple, à poser les équations et à contrôler les unités.
Lois et modèles à maîtriser
- Mécanique : deuxième loi de Newton dans un référentiel galiléen, théorème de l'énergie cinétique, oscillateur harmonique de pulsation ω₀ = √(k/m).
- Électrocinétique : loi des mailles et des nœuds ; constante de temps τ = RC pour un dipôle RC, τ = L/R pour un RL ; résonance d'un RLC à ω₀ = 1/√(LC).
- Thermodynamique : ΔU = W + Q pour un système fermé, PV = nRT pour un gaz parfait, transformations isotherme, isobare, isochore.
- Optique : relation de conjugaison d'une lentille mince 1/OA′ − 1/OA = 1/f′ et grandissement γ = A′B′/AB.
Exemple rédigé
Un condensateur C = 1 µF se charge sous E = 10 V à travers R = 1 kΩ. La constante de temps vaut τ = RC = 10³ × 10⁻⁶ = 10⁻³ s, soit 1 ms. La tension suit u_C(t) = E(1 − e^{−t/τ}). À t = τ, u_C = 10(1 − e⁻¹) ≈ 6,32 V : le condensateur est chargé à 63 %. À t = 5τ ≈ 5 ms, u_C ≈ 9,93 V ; l'énergie finale stockée est ½CE² = ½ × 10⁻⁶ × 100 = 50 µJ.
Pièges qui coûtent des points
- Appliquer le PFD dans un référentiel non galiléen sans ajouter les forces d'inertie.
- Mélanger les unités : convertir les ms en s et les µF en F avant de calculer τ.
- Confondre régime transitoire et régime sinusoïdal permanent.
- Se tromper de signe dans la convention thermodynamique (W et Q reçus ou cédés).
- En optique, oublier l'orientation de l'axe et le signe des distances algébriques.