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Éditions H&K Publié dans les Annales des Concours 1/25
Centrale Physique PSI 2011 — Corrigé
Ce corrigé est proposé par Vincent Freulon (ENS Ulm) ; il a été relu par Stéphane
Ravier (Professeur en CPGE) et Jean-Julien Fleck (Professeur en CPGE).
Ce sujet aborde trois activités de loisir distinctes :
•La première partie est consacrée à l’étude de la force exercée par l’eau sur
une planche de surf, un skimboard, ce qui permet de discuter la possibilité
pour la planche de « glisser » à la surface du liquide. Cette partie propose des
applications des bilans en mécanique des fluides qui conduisent, notamment, à
des calculs de composantes de forces et de moments. On y utilise également la
loi de Bernoulli.
•Dans la deuxième partie, les ricochets d’un galet sont étudiés. On commence
par montrer que le mouvement du galet, selon la verticale, suit une équation qui
rappelle l’oscillateur harmonique. Pour que le galet ne coule pas, une condition
sur la vitesse est alors établie. S’ensuivent des calculs sur la variation de vitesse
du galet après un ricochet, puis une étude énergétique permet de déterminer le
nombre de ricochets que l’on peut obtenir. On y utilise les outils de la mécanique
du point : théorème de la résultante cinétique, théorème de l’énergie cinétique,
résolution d’une équation différentielle d’un oscillateur harmonique.
•La troisième partie étudie le freinage d’une sorte de luge, un skeleton, par
induction, et l’échauffement qui en résulte. Le freinage magnétique, utilisé pour
freiner le skeleton, n’est efficace que si le champ magnétique n’est pas uniforme.
Ce constat amène une discussion sur la manière d’optimiser la piste de freinage.
Vient alors une sous-partie portant sur la diffusion thermique avec sources ou
bien en présence de conducto-convection.
La construction de cette épreuve diffère nettement de celle des années précédentes :
l’énoncé est plus court, moins guidé, parfois ambigu ; certaines petites questions né-
cessitent d’importants calculs. De plus, le sujet n’est pas de difficulté croissante : des
questions calculatoires se mêlent à des questions proches du cours ou à des ques-
tions qualitatives qui font appel à un commentaire physique (ou mathématique).
Cependant, le texte fournit quelques résultats intermédiaires, ce qui permet de vé-
rifier ses calculs. Dans un tel sujet, on peut être facilement bloqué et, dans ce cas,
il importe d’avancer en « cherchant » les points. C’est en ce sens qu’il constitue un
bon entraînement, surtout si cette nouvelle construction venait à s’imposer dans les
prochaines sessions du concours Centrale. Il pourrait également inspirer de nombreux
sujets d’oraux.
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