Oral_TPPhysique

Concours Commun Polytechnique – ENS Cachan
Filière PSI – Session 2014
Epreuve de manipulation de physique
Organisation de l’épreuve
Comme les années précédentes, les épreuves de manipulation de physique se déroulent dans les laboratoires
du département de Physique et du département EEA (électronique, électrotechnique, automatique) de l’École
Normale Supérieure de Cachan.
Quatre jurys au maximum travaillent en parallèle, chaque jury, composé de deux examinateurs, interrogeant
au plus huit candidats par demi-journée. Les candidats tirent au sort un sujet de manipulation, d’une durée de
trois heures, parmi les différents domaines de la physique : mécanique (du point, du pendule, du solide ou des
fluides), optique (spectroscopie, interférométrie), ondes acoustiques, calorimétrie, électromagnétisme, matériau
magnétique, induction, électrocinétique, conversion de puissance, fonctions de base en électronique des systèmes
(modulation, filtrage, oscillateurs, instrumentation, détection synchrone)…
Cette année, 430 candidats ont été interrogés. La moyenne des notes est de 12,08 pour un écart type de 3,43
avec la répartition suivante :
Objectifs
Les manipulations proposées permettent d’étudier et d’illustrer le principe de systèmes physiques simples ou
élémentaires que l’on retrouve dans des systèmes pratiques plus complexes. Les membres du jury rappellent que
cette épreuve est avant tout une épreuve de manipulation et non pas une épreuve théorique.
Les objectifs principaux sont de vérifier que les connaissances de base expérimentales sont maîtrisées et
d’évaluer les capacités du candidat à :
– mettre en pratique ses connaissances théoriques,
– interpréter et exploiter les résultats expérimentaux,
– s’adapter, le cas échéant, à un problème nouveau, à un appareillage nouveau.
En aucun cas, cette épreuve ne doit se résumer à la réponse théorique aux questions posées. Les sujets proposés
sont donc rédigés de manière à :
– vérifier les connaissances théoriques de base,
– tester la démarche expérimentale,
– confronter à un modèle le phénomène physique.
Les candidats doivent rédiger un compte-rendu synthétique de manipulation dans lequel ils :
– répondent brièvement aux questions théoriques,
– effectuent si besoin les calculs permettant de mener à bien l’expérimentation (calcul des valeurs de
composants, loi physique à vérifier expérimentalement, identification de paramètres),
– justifient les simplifications utilisées,
– résument le mode opératoire,
– effectuent une analyse critique des résultats expérimentaux et dressent une conclusion par rapport au
sujet à traiter.
Les candidats doivent savoir qu’ils sont jugés non seulement sur l’avancement du travail tout au long de la
séance, sur leur aptitude à répondre aux questions posées durant l’épreuve (au cours de la manipulation, les
examinateurs sont amenés à vérifier les connaissances du candidat et à l’interroger entre autre pour l’inciter à
mener les manipulations proposées à leur terme), mais aussi sur leurs capacités à mettre en œuvre des méthodes
classiques de manière autonome, et sur le soin apporté dans les mesures, dans l’analyse qu’ils en font et dans la
rédaction de leur compte rendu.
Remarques
Pour cette session 2014, le jury a globalement noté une meilleure préparation des étudiants face à cette
épreuve vis à vis des années précédentes et une très bonne réactivité des candidats en présence d’appareillage
nouveau (outils informatiques,…).
Sur les points positifs que l’on retrouve parmi les candidats et qui sont appréciés:
- faire une bonne analyse théorique des montages élémentaires, prendre le temps de s’approprier
correctement le sujet et les enjeux associés en terme de mesures demandées et physique associée.
- s’adapter face à un sujet non conventionnel, ils mobilisent en général correctement leur connaissance
théorique,
- comprendre l'objectif des montages proposés, associé à la prédétermination correcte du fonctionnement
attendu.
Néanmoins, dans le cadre de la préparation à cette épreuve de manipulation, il reste des points négatifs dont
les futurs candidats doivent tenir compte :
Il reste incompréhensible que des candidats soient incapables d’utiliser un oscilloscope sans passer par la
case « Auto-set » et les mesures automatiques. Les notions de « synchronisation », « niveau de déclenchement »
et « voie associée » doivent être maitrisées et sont au final indépendantes du type d’oscilloscope.
On peut rappeler que le jury est toujours prêt à aider les candidats à régler les différents appareils, mais cela
suppose que les demandes soient formulées clairement avec le vocabulaire adapté.
On rappelle ci-dessous, comme chaque année, les points négatifs qui « trustent » les premières places et que
l’on aimerait voir disparaître :
- Peu de candidats commencent par observer un signal simple issu d'un GBF à l'oscilloscope. Cela leur
permettrait de contrôler le signal d'entrée et de régler l’appareillage avec un signal maitrisé mais surtout
de partir sur une base saine…
- Relevés expérimentaux sans réflexion vis à vis des gammes de variation des signaux : notamment
diagrammes de Bode, points mal choisis, échelles inadaptées…
- Lors de la réalisation d’un montage, ce dernier doit être fait avec application de manière à faciliter son
analyse en cas de résultats inattendus. Notamment les candidats font rarement un schéma de leur
montage et ne placent pas systématiquement les appareils de mesure, les masses. Ils finissent par courtcircuiter une partie de leur circuit.
-
Les candidats doivent réaliser leurs mesures avec soin : les niveaux utilisés sont bien souvent mal
réfléchis et le réglage des appareils inadaptés : « il y a brouillage du signal quand on diminue
l'amplitude » : problème qui disparaît simplement avec un calibre et un niveau de déclenchement
adapté.
-
Il y a un manque de méthode dans la recherche d’élément(s) “défaillant(s)” lorsque qu’un montage ne
fonctionne pas comme prévu ou du premier coup. On peut voir un candidat ne pas chercher à faire
varier ses signaux (fréquence, amplitude…) ne « voyant » pas de signal en sortie de son expérience…
ou alors ne pas faire des mesures complémentaires (signal en entrée ? sur un point intermédiaire ?
alimentation active ?...)
-
Une mauvaise gestion des incertitudes de mesure rend la comparaison de résultats obtenus par
différentes méthodes sans objet. Certains candidats considèrent que l'incertitude est la différence entre
la valeur mesurée et le résultat théorique attendu quand il est connu… Bien souvent, il y a une complète
absence d’analyse sur les incertitudes des mesures effectuées.