Concours externe Recrutement des techniciens classe normale du ministère de l enseignement supérieur et de la recherche BAP C Technicien en instrumentation scientifique, expérimentation et mesure Epreuve écrite d admissibilité (Durée : 3 heures, coefficient : 3) Session 2013 Date de l épreuve : 30 mai 2013 Le «sujet-réponse» comporte 17 pages numérotées de 1 à 17 (y compris la page de garde). Vous devez vérifier en début d épreuve le nombre de pages de ce fascicule. L épreuve doit être traitée directement sur le fascicule dans les espaces réservés à cet effet. Même en cas de non-réponse, rendez la totalité des pages Aucun document complémentaire ne sera accepté ni corrigé Ne pas écrire au crayon à papier sur la copie d examen. Les différentes parties de cette épreuve sont indépendantes. L usage de la calculatrice n est pas autorisé. Les téléphones portables doivent être éteints pendant toute la durée de l épreuve. Vous inscrirez votre nom uniquement sur la partie basse de cette feuille. Toute mention d identité ou tout signe distinctif porté sur toute autre partie de la copie (ou des copies) mènera à l annulation de votre épreuve. Aucun document n est autorisé. Nom..Prénom 1
A - ÉLECTRICITÉ Exercice 1 : Un convertisseur (hacheur) DC/DC possède les caractéristiques suivantes : Puissance utile (max.) : 2 watts Tension d'entrée (continue) : 4,5 à 9 V Tension de sortie (continue): 12 V Rendement : 80 % 1) Calculer le courant de sortie maximal. 2) A puissance utile maximale, calculer la puissance absorbée et en déduire la puissance thermique dissipée par le convertisseur. 3) On applique 5V en entrée. Calculer le courant d'entrée maximal. Exercice 2 : Soit un récepteur triphasé équilibré constitué de trois radiateurs R = 100 Ω. Ce récepteur est alimenté par un réseau triphasé 230 V / 400 V à 50 Hz. On suppose que le couplage du récepteur est en étoile. 1) Déterminer la valeur efficace I du courant de ligne. 2
2) Déterminer la puissance active P consommée. Exercice 3 : Soit le signal représenté dans la figure suivante (le temps est en seconde). Déterminer sa fréquence. Exercice 4: Donner les unités (en toutes lettres) des grandeurs physiques suivantes: Capacité Résistance Conductance Intensité électrique Champ magnétique Charge électrique 3
Exercice 5 : On considère le montage de résistance suivant. La différence de tension entre A et B est 12V (B est la la masse), et la résistance R=100 ohms. 1) Détermine la tension au point C. 2) Déterminer l intensité du courant I. B - OPTIQUE 1) Sur le schéma suivant : a. Indiquer les limites du rayonnement visible. b. Situez le rayonnement ultraviolet (UV), infrarouge (IR), radio (R), gamma (ɣ), micro-ondes (MO) et X. Visible λ / nm 4
2) Lorsqu un rayon lumineux incident arrive sur un matériau, montrer sur un schéma simple un rayon réfléchi, un rayon réfracté et un rayon transmis. 3) Donner la couleur d un LASER Hélium-Néon émettant à 633 nm. S agit-il d un LASER à gaz, à liquide ou solide? Connaissez vous un autre type de laser? 4) Quelles sont les précautions à prendre lors de l utilisation d un LASER? C - CHIMIE 1) Donner une valeur de ph correspondant à une solution basique. 5
2) Parmi les solutions aqueuses suivantes indiquer les bases et les acides. KOH NaCl H3PO4 NH3 I2 Na2CO3 3) Parmi les molécules suivantes, entourer celles qui peuvent être utilisées comme indicateurs colorés de ph : phénolphtaléine dibrome - bleu de bromothymol phénanthroline pyridine 4) Indiquer le volume d acide chlorhydrique (HCl) concentré (37 %) qu il faut prélever pour préparer 100 ml d une solution aqueuse de HCl à 0,1 mol.l -1. La masse molaire de HCl est de 36,5 g.mol -1 et la masse volumique est de 1,2 g.ml -1. 5) Indiquer le type de verrerie nécessaire pour préparer la solution précédente de manière précise. 6
6) Donner un exemple d un hydrocarbure et d un gaz à effet de serre. D - MÉCANIQUE Exercice 1: On considère une poutre en béton de section rectangulaire L=10cm de base par H=15cm de haut. Le poids volumique du matériau est de γ=25kn/m 3. 1) Calculez la masse de cette poutre par unité de longueur noté m. L accélération gravitationnelle sera estimée à g=10 m/s 2. On donnera la formule littérale puis l application numérique séparément. 2) Le schéma ci-dessous représente la poutre en béton de longueur totale l=a+b, posée sur deux appuis A et B. Cette poutre est soumise à son poids propre par unité de longueur trouvé précédemment. Calculez les réactions Ra et Rb des réactions d appui en fonction du paramétrage. 7
Exercice 2: On considère une poutre en béton posée sur deux appuis et chargée en son centre par une force ponctuelle de module F. 1) On dispose d une pompe hydraulique qui délivre au maximum 10 MPa pour faire fonctionner le vérin de chargement. Calculez la section S de ce vérin pour obtenir une force de chargement maximum F=125 kn 2) Si on utilise la pompe manuelle schématisée ci-dessous, quelle force F1 faut-il exercer en bout de levier pour obtenir une pression de10 MPa sachant que la surface du piston est de s=2cm 2? On donnera la formule analytique ainsi que l application numérique. 8
E - CRYOGÉNIE/TECHNIQUES DU VIDE 1) Expliquer pourquoi l helium liquide est appelé fluide cryogénique. 2) Quels sont les risques associés aux fluides cryogéniques? (en citer au moins 2) 9
3) Le réservoir d helium liquide d un spectromètre RMN a une contenance de 40L. La jauge de l appareil indique un nivau de remplissage de 80%. Sachant qu un litre d helium liquide occupe un volume de 740L sous forme gazeuse, quel volume occuperait (en m 3 ) l helium contenu dans le réservoir s il s évaporait? 4) Classer par ordre croissant les pressions suivantes: 5.10-2 Pa / 3.10-4 Torr / 15 bar / 18 mbar 5) Donner des ordres de grandeur pour les 3 types de vide suivants: ultra vide, vide primaire, vide secondaire. Citer un autre type de vide et donner son ordre de grandeur. Donner un exemple de pompe à vide pour ces 4 types de vide. 10
F - MÉTROLOGIE Exercice 1 : 1) Donner le nom de l appareil de mesure ci dessous 2) Donner la mesure effectuée pour les différents cas ci-dessous : 11
3) Avec l appareil présenté ci-dessus, donner l écart en degré qu il y a entre deux graduation du vernier permettant la lecture au 100 e de millimètre. Exercice 2 : 1) Donner le nom de l appareil de mesure ci dessous 2) Donner la mesure lue sur cet appareil de mesure 12
Exercice 3: Un multimètre est un appareil qui intrinsèquement mesure une tension. Néanmoins on peut aussi l utiliser pour mesurer des intensités ou des résistances (fonction ampèremètre et ohmmètre). 1) Outre la fonction il faut aussi choisir un calibre avant d effectuer une mesure. Définir à quoi correspond ce calibre? On présente ci-dessous le schéma synoptique simplifié d un multimètre. 2) A quoi peut être assimilé le convertisseur courant/tension? Faire un schéma du principe de fonctionnement. 13
3) A quoi peut être assimilé le convertisseur résistance/tension? Faire un schéma du principe de fonctionnement. G - HYGIÈNE ET SÉCURITÉ 1) Que signifie EPI? 2) Donner la signification de ces pictogrammes 14
3) Vous trouvez un collègue inconscient dans une salle de TP, un bidon de solvant ouvert et renversé auprès de lui. Que faites vous? - vous appelez les secours: précisez qui et à quel numéro - vous cherchez les informations concernant la toxicité du solvant: précisez le nom du document où se trouvent ces informations 4) Un appareil sous tension dégage de la fumée et commence à prendre feu. Quel type d extincteur utilisez vous? H - ANGLAIS Voici un extrait de la documention sécurité d un spectromètre RMN (en anglais) 15
1) De quel danger est il question dans cet extrait? 2) Traduire: «Large attractive forces may be exerted on equipment in proximity to the NMR magnet system. The force may become large enough to move the equipment uncontrollably towards the NMR magnet system. Small pieces of equipment may therefore become projectiles.the closer to the NMR magnet system, the larger the force. The larger the equipment mass, the larger the force.» 16
3) Quelles personnes ne doivent pas s approcher d un aimant RMN selon ce texte? 17