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Annales des Concours
PCPhysique·Modélisation·Chimie
2017Sous la coordination de
JulienDumont
professeur en CPGE ancien élève de l"École Normale Supérieure (Cachan)AlexandreHerault
professeur en CPGE ancien élève de l"École Normale Supérieure (Cachan) ParVirgileAndreani
ENS Ulm
ClaireBesson
docteur en chimieVincentFreulon
professeur en CPGERaphaëlGalicher
enseignant-chercheur à l"universitéMargauxGalland
ENS Lyon
AlexandreHerault
professeur en CPGEAugustinLong
ENS Lyon
GuillaumeMaimbourg
ENS Cachan
TomMorel
professeur en CPGEValentinRaban
ENS Lyon
LouisSalkin
professeur en CPGESommaire thématique de physique
2015-2017
X/ENS PC Physique B
X PC Physique A
X MP Physique et SI
X/ENS MP Physique
Mines PSI Physique 2
Mines PSI Physique 1
Mines PC Physique 2
Mines PC Physique 1
Mines MP Physique 2
Mines MP Physique 1
Centrale PSI Physique et Chimie 2
Centrale PSI Physique et Chimie 1
Centrale PC Physique 2
Centrale PC Physique 1
Centrale MP Physique et Chimie 2
Centrale MP Physique et Chimie 1
CCP PSI Modélisation numérique
CCP PSI Physique et Chimie
CCP PC Modélisation Phys-Chimie
CCP PC Physique
CCP MP Physique et Chimie
CCP MP Physique
e3a PSI Physique et Chimie e3a PSI Physique-ModélisationThermodynamique générale
Phénomènes diffusifs
Physique statistique
Électrostatique et magnétostatique
Électronique
Conversion de puissance
Mécanique du point et du solide
Mécanique des fluides
Ondes mécaniques et sonores
Électromagnétisme
Optique
Physique quantique
Sommaire
Énoncé
Corrigé
Concours Communs
Polytechniques
Physique Circulation sanguine et enrichissement de l"uranium. bilan de masse, mécanique des fluides, effetDoppler, mécanique quantique11 27
Modélisation,
Physique
et ChimieAutour de l"équation de Poisson.
électrostatique, résolution numérique,
équations aux dérivées partielles, équations différentielles, théorème de Gauss, développement limité, méthode d"Euler43 58Chimie Le sodium. Synthèse du fragment
Nord-Est de la griséoviridine.
cristallographie, mélanges binaires, oxydoréduction, diagramme E-pH, thermodynamique, orbitales moléculaires, chimie organique73 87Centrale-Supélec
Physique 1 Éléments de communication par fibre optique. électromagnétisme, ondes électromagnétiques, lasers107 115Physique 2 Interférométrie atomique.
thermodynamique, mécanique quantique, optique ondulatoire, propagation d"onde131 138Chimie Autour du méthacrylate de méthyle.
polymères, thermodynamique, mélanges binaires, chimie organique, chimie de coordination157 1738Sommaire
Mines-Ponts
Physique 1 Les memristors.
électromagnétisme, électrocinétique,
mécanique des fluides193 200Physique 2 Voyage au coeur du Soleil.
mécanique des fluides, thermodynamique, electromagnétisme, propagation d"ondes acoustiques211 219 Chimie L"I.T.O. Synthèse du tétrahydrogestrinone (THG). cristallographie, diagrammes E-pH, thermodynamique, courbes courant-potentiel, chimie organique237 257Polytechnique-ENS
Physique A Catapultes.
mécanique des fluides, capillarité, induction électromagnétique, électronique, mécanique271 277 Physique B Transparence électromagnétiquement induite dans un plasma froid magnétisé. mécanique, électromagnétisme, propagation d"ondes295 303Chimie Le glucose en synthèse et chimie des
polymères. Intérêt des tensioactifs en analyse et en synthèse. chimie organique, polymères, solutions aqueuses316 334Formulaires
Constantes chimiques360
Constantes physiques363
Formulaire d"analyse vectorielle364
Classification périodique368
Sommaire thématique de chimie
2015-2017
X/ENS PC Chimie
Mines PSI Chimie
Mines PC Chimie
Mines MP Chimie
Centrale PSI Physique et Chimie 2
Centrale PSI Physique et Chimie 1
Centrale PC Chimie
Centrale MP Physique et Chimie 2
Centrale MP Physique et Chimie 1
CCP PSI Physique et Chimie
CCP PC Modélisation Phys-Chimie
CCP PC Chimie
CCP MP Physique et Chimie
e3a PSI Physique et ChimieCristallographie
Solutions aqueuses
Cinétique chimique
Oxydoréduction
Diagrammes E-pH
Courbes courant-potentiel
Thermodynamique
Mélanges binaires
Chimie organique
Orbitales moléculaires
Chimie de coordination
CCP Physique PC 2017 - Énoncé11
12CCP Physique PC 2017 - Énoncé
CCP Physique PC 2017 - Énoncé13
CCP Physique PC 2017 - Corrigé27
CCP Physique PC 2017 - Corrigé
Ce corrigé est proposé par Raphaël Galicher (enseignant-chercheur à l"université); il a été relu par Vincent Freulon (professeur en CPGE) et Julien Dumont (professeur en CPGE). Le sujet est composé de deux problèmes indépendants dont lesparties sont elles aussi indépendantes. Le premier problème étudie la circulation sanguine dans le corps humain. La première partie permet d"établir des résultats générauxsur la circulation sanguine. Elle est courte et ne demande que de savoir calculer un débit volu- mique et exprimer une puissance à partir d"une force de pression. La deuxième partie établit une expression de la résistance hydraulique de l"en- semble du système vasculaire. Elle est plus compliquée que la première mais reste de difficulté modérée si le cours sur l"équation de Navier-Stokes est connu. La troisième fait établir une loi théorique reliant le nombre de vaisseaux san- guins à leurs rayons, que l"on compare à une loi empirique.La quatrième partie étudie l"élasticité des vaisseaux sanguins à partir de l"équa-
tion d"Euler et établit l"équation de propagation d"une onde de surpression dans ces vaisseaux. Sa difficulté est modérée si le cours sur les ondes acoustiques est maîtrisé. La dernière partie traite de la mesure de la vitesse de circulation du sang par effet Doppler. Elle peut être compliquée si c"est la premièrefois qu"on étudie ce phénomène. Plusieurs questions font appel au sens physiqueet ne demandent aucun calcul. Le second problème étudie la séparation isotopique par laser sur vapeur atomique,procédé envisagé par le commissariat à l"énergie atomique et aux énergies alternatives
pour enrichir le minerai d"uranium naturel en uranium 235. Le problème est divisé en trois parties. La première partie demande de faire un bilan de masse et d"écrire le rendement en puissance. La deuxième partie propose une étude des énergies de liaisonvia le modèle de Bohr. C"est la partie la plus difficile du sujet même si l"étudeest guidée pas à pas par l"énoncé.La troisième partie étudie plusieurs généralités du procédé d"enrichissement:
mouvement d"un électron dans un champ magnétique constant et uniforme, puissance nécessaire pour vaporiser un solide, ionisationpar absorption d"un photon. Le sujet permet de travailler ou réviser de nombreuses notions: équations d"Euler et de Navier-Stokes, résistance hydraulique, bilans de masse et de puissance, effet Doppler, modèle de Bohr, mouvement d"une particule chargéedans un champ ma- gnétique, énergie de vaporisation.28CCP Physique PC 2017 - Corrigé
Indications
Problème 1: la circulation sanguine
2 Exprimer la puissance mécanique fournie par le côté gaucheen fonction de la
surpression dans l"aorte et du débit volumique de sang.5 Le débit volumique de sang dépend de la vitesse moyenne de celui-ci.
11 On détermine les constantes d"intégration à partir des conditions aux limites:
dv/drest finie enr= 0etv(a) = 0.13 LesNccapillaires sont en parallèle. Même remarque pour lesNaartères. L"en-
semble de celles-ci est en série avec l"ensemble des capillaires.15 Utiliser le résultat de la question 13 pour trouver une seconde expression de
drc/dra. Utiliser ensuite le résultat de la question 14.16 Étudier la validité des hypothèses faites par l"énoncé.
21 Utiliser les résultats des questions 18 et 20.
24 L"expression def??s"obtient en considérant que la sonde reçoit l"onde de fréquence
f ?émise par le globule rouge.Problème 2: enrichissement de l"uranium
29 La masse d"uranium est conservée.
30 Utiliser l"expression de la question 29 pour trouverF.
31 Appliquer la relation fondamentale de la dynamique à l"électron.
33 RelierLetp, trouver l"expression der0et exprimerEen fonction deLpour en
déduireE0.37 RemplacermeparμHetμDdans le résultat de la question 33.
38 RemplacermeparμHetμDdans le résultat de la question 35.
39 Étudier la force de Lorentz qui s"applique aux électrons.La force centripète et
celle de Lorentz sont de même module.40 Exprimer la puissance nécessaire pour vaporiser l"uranium avec le débit massique
dm/dt. Considérer que la puissance transportée par les électronsest totalement utilisée lors de cette vaporisation.CCP Physique PC 2017 - Corrigé29
Problème 1: la circulation sanguine
1Le coeur injecte un volumeVc= 80 cm3de sang dans le système vasculaire à
la fréquencefc= 60 min-1. Le volume total de sang injecté en une minute est par conséquentVcfc= 80×10-3×60 = 4,8 L.min-1
Cette valeur correspond environ aux cinq litres de sang contenus dans le corps d"un adulte. Ainsi, chaque minute, la totalité du sang passe par le coeur.2La puissance mécanique massique totale du coeurPc,mest égale à la somme des
puissances mécaniques des côtés droit (Pd= 0,2 W) et gauche (Pg) du coeur divisée par la masse du coeurmc P c,m=Pd+Pg mcLa puissancePgest le produit de la fréquence des battementsfcet du travail de la force de surpressionVcPc, avecPc= 16 kPa. Ainsi P g= PcVcfcOn en déduit l"expression dePc,m
Pc,m=Pd+ PcVcfcmc=0,2 + 16×103×80×10-6×10,3= 5 W.kg-1 Cette valeur est bien celle annoncée par l"énoncé.3Des réactions chimiques convertissent l"énergie reçue parle muscle en travail
mécanique. En moyenne, ces réactions chimiques sont exothermiques et une grande partie de l"énergie reçue par le muscle est convertie en énergie thermique, ce qui maintient la température du corps à37degrés Celsius. L"énergie restante est utilisée pour le fonctionnement interne de la cellule (transport de molécules par exemple).quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50[PDF] ccp chimie 2 pc 2013 corrigé
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