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Epreuve Orale 4859

Informations de classement de l'épreuve

Année : 2019

Filière : PC

Concours : ENS (non PSI)

Matière(s) concernée(s) : Physique

Type(s) de sujet(s) : TP

Mots-clés relatifs au contenu de l'épreuve : Battements - Diapason - Fréquence - Ondes sonores - Résonance - Spectre

Détails sur l'épreuve Sources

Énoncé(s) donné(s)

Matériel : 2 diapasons, oscilloscope, GBF, câbles coaxiaux, multimètre, résistances, AO,
condensateur, bobine 38 mH, ordinateur, clé USB, banc d’optique, laser, lentilles convergentes 5 cm et
10cm, 1 diapason minuscule monté sur un cadre avec un piézoélectrique le tout montable sur banc
d’optique, micro, photorécepteur spécial

Questions :

1) Mesurer la fréquence propre d’un diapason (ne pas oublier incertitudes)

2) On caractérise le spectre d’une source réelle par sa bande passante à -3dB de largeur Δf, on pose le
facteur de qualité Q=f/Δf. Interprétez dans le domaine temporel Δf et évaluer Q pour le diapason
(pas d’incertitudes)

3) à quoi sert la caisse de résonance sous le diapason, son problème ?

4) on dispose de 2 diapasons identiques, on met une pince sur l’un des deux, mesurer la variation de
fréquence propre (incertitudes cruciales)

5) évaluer la fréquence du petit diapason

6) expliquer pourquoi un diapason émet une onde sonore

7) protocole obscur pour une méthode optique de mesure de la fréquence de résonance du
diapason : on met un petit miroir sur le diapason. On peut exciter le diapason grâce au
piézoélectrique que l’on peut relier au GBF. On vise ce miroir avec un laser et on utilise une lentille
pour concentrer le rayon sur le miroir. On récupère le faisceau réfléchi sur un photorécepteur
différentiel : il envoie une tension dont l’amplitude est proportionnelle à l’éclairement sur sa face
gauche moins l’éclairement sur sa face droite. On doit construire un AO amplificateur inverseur avec
un AO dont les branchements ne sont pas expliqués pour amplifier le signal sortant du
photorécepteur. On construit ensuite un RLC série passe bas avec L imposé, on doit choisir R et C
judicieusement. Q et w0 sont donnés

8) tracez la réponse en fréquence du diapason et déterminer f0 et Δf

Indication(s) fournie(s) par l'examinateur pendant l'épreuve

Commentaires divers
Le début est assez classique on doit procéder en minimisant les incertitudes que l’on doit évaluer. Le
jury demande à voir les battements, la décroissance exponentielle de l’amplitude d’onde sonore
seule et les méthodes de mesure de la fréquence. Attention à vérifier tout le matériel en début
d’épreuve : je n’avais pas de code couleur pour les résistances et le jury a oublié de me donner un
multimètre ! Le jury vérifie la maitrise de l’oscillo dont le paramétrage est, en premier lieu, erratique.
Le jury est attentif à mes vérifications de l’efficacité de chaque bout de circuit : fréquence de
coupure du RLC en XY, déphasage de $\pi$ avec l’amplificateur inverseur, ....
Pour la partie optique, on doit expliquer le protocole ce qui est déjà un gros boulot. Quant à la
réalisation de l’expérience, les variations de tension en sortie du photorécepteur n’étaient pas visibles
même en réglant le système optique le plus proprement possible. Je me suis donc arrêté là mais finir le TP n’était que très difficilement concevable tout en répondant complètements aux questions dans
le rapport.

Commentaires

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