Le devoir de physique est très décevant, avec une moyenne de classe péniblement montée à 9/20. Sur l’ensemble des copies, la moyenne n’est atteinte que par 12 copies, et 7 copies ont entre 9 et 10. L’optique est scandaleusement indigente, avec une moyenne brute de 4 sur 20 points attribués.

Le problème d’optique comportait 8 questions, dont 6 étaient purement et simplement des questions de cours (les questions 1 à 6) et rapportaient 13 points sur les 20 du problème. Plusieurs personnes ont eu plus de 10 points, montrant par là que le travail paye.
La formule de conjugaison du dioptre plan n’est pas à connaitre par coeur, mais il est en revanche régulièrement demandé dans les énoncés de concours de l’établir. Le microscope n’est pas explicitement au programme, mais il ne s’agit de rien d’autre que d’un système de deux lentilles successives, et ne nécessite rien d’autre que connaitre les formules de conjugaison. Soit dit en passant, lorsqu’on demande la position d’un objet par rapport au foyer objet de l’objectif, sachant que l’oeil de l’observateur est au foyer image de l’oculaire et qu’on donne la distance entre foyer image de l’objectif et foyer objet de l’oculaire, ça fait quand même beaucoup de foyers … Normalement, le réflexe d’un élève doit être d’utiliser les formules de conjugaison de Newton, et d’autant plus s’il a revu son cours où le microscope est entièrement traité à titre d’exemple.

La question 7 a posé problème, mais j’avoue que je suis un peu démuni. L’énoncé donne uniquement les valeurs numériques du punctum proximum PP et du grossissement commercial G = PP Δ/f ‘1f ‘2. Sachant que la latitude de mise au point est (f ‘1f ‘2/Δ)^2/PP, et qu’on doit l’évaluer, il faut se débrouiller pour se débarasser de ce qu’on ne connait pas, à savoir f ‘1, f ‘2 et Δ. J’ai du mal à comprendre ceux (presque tout le monde en fait) qui, dans la latitude de mise au point, remplacent PP en fonction de G, Δ, f ‘1 et f ‘2, c’est-à-dire qui font disparaitre de la formule la seule grandeur dont ils connaissent la valeur ! Il fallait évidemment remplacer le rapport f ‘1f ‘2/Δ en fonction de G et PP. Soyez logiques !

La question 8 était difficile, et personne ne l’a trouvée parmi les quelques rares qui sont arrivés jusque là. Il fallait utiliser son bon sens, c’est-à-dire imaginer en pratique la suite des opérations réalisées, et visualiser le dispositif : qu’est-ce qui bouge par rapport à quoi et dans quel sens ? En tout cas, c’est comme ça que j’ai fait.

Le problème de thermodynamique a été à peine mieux réussi, avec une moyenne brute d’environ 5/20. Les questions 1 à 7 rapportaient un peu plus d’un tiers des points, et n’étaient que des question de cours. Je suis heureux de constater que la signification de diathermane est maitrisée par tout le monde ou presque, et que calculer le nombre de moles à partir de l’équation des gaz parfaits est possible pour toute le monde ou presque. Je suis en revanche consterné que le terme Mg/s dans la pression extérieure ait si souvent donné lieu à un festival d’évaluations numériques fausses. La masse était de 4 kg, et le kg est l’unité légale de masse, il n’y avait donc pas lieu d’utiliser un 4.10^3 (croyant sans doute que l’unité légale de masse est le gramme, ce que je peux encore comprendre) ou pire encore un 4.10^-3 (l’unité légale de masse est alors la tonne ???). Ca, c’est vraiment n’importe quoi.

Si l’analyse de la transformation totale a été à peu près correctement faite, les choses se gâtent lorsqu’on s’intéresse aux deux étapes du processus. Lorsqu’on pose la masse, le piston descend brusquement et s’arrête à une position intermédiaire, qui correspond évidemment à l’équilibre de pression qui est, comme chacun sait, rapidement atteint. Autrement dit, dans un premier temps le système arrive très rapidement à l’équilibre de pression. Or, comme dans toute compression, il y a échauffement du gaz intérieur, et donc déséquilibre de température entre l’intérieur et l’extérieur. Le système revient alors lentement à l’équilibre thermique (qui est comme chacun sait aussi beaucoup plus lent à être atteint que l’équilibre mécanique), avec diminution de la température intérieure, qui s’accompagne selon l’équation des gaz parfaits d’une diminution de volume, la pression étant constante (l’équilibre de pression est déjà réalisé). Il est donc clair que la température n’est pas constante dans la deuxième phase du processus, sinon on ne comprend pas bien pourquoi le système devrait évoluer après la fin de la première étape (s’il était déjà à l’équilibre de pression et de température, pourquoi diable le piston continuerait-il à descendre ?). La deuxième étape est donc certes telle que P=Pext, mais avec T non constante ; on n’est pas dans le cas d’une transformation isotherme à l’équilibre de pression à tout instant. La transformation dans la deuxième étape est monobare, comme dans la première étape d’ailleurs, et j’ai du mal à comprendre pourquoi si peu d’entre vous l’ont dit, étant donné que dans la question 6, vous avez quasiment tous qualifié la transformation totale de monobare. Si la transformation totale est monobare, alors sa deuxième étape est monobare !

La résolution de la question 10 a été une torture pour vous, alors qu’il s’agissait simplement de résoudre un système de deux équations à deux inconnues. D’une part, on a ΔU en fonction de T1 et T0, l’inconnue étant la température de l’état intermédiaire T1, et d’autre part on a le travail recu en fonction de P1, V1 et V0, l’inconnue étant le volume de l’état intermédiaire V1. Comme c’est adiabatique, ΔU=W, ce qui fait une équation liant les inconnues T1 et V1. La deuxième équation est évidemment la loi des gaz parfait, et c’est dans la poche.

Sans vouloir vous gâcher vos vacances, je vous suggère de potasser un peu le corrigé du devoir avant la rentrée.