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Thème 2001-2002

Deux thèmes au choix:
A. - Composition et décomposition
B. - Théories, modèles, procédés et technologies relatifs au noyau atomique

Le texte d'accompagnement est le suivant

Arrêté du 20 avril 2001 fixant le thème des travaux d'initiative personnelle encadrés en mathématique et physique (MP), physique et chimie (PC), physique et sciences de l'ingénieur (PSI), physique et technologie (PT), technologie et sciences industrielles (TSI), technologie, physique et chimie (TPC) et biologie, chimie, physique et sciences de la Terre (BCPST) pour l'année 2001-2002

NOR : MENS0100845A


Le ministre de l'éducation nationale,
Vu les arrêtés du 3 juillet 1995 définissant les objectifs de formation et les programmes des classes préparatoires de première année de mathématiques, physique et sciences de l'ingénieur (MPSI), de physique, chimie et sciences de l'ingénieur (PCSI), de physique, technologie et sciences industrielles (TSI), de technologie, physique et chimie (TPC), et de biologie, chimie, physique et sciences de la Terre (BCPST) ;
Vu l'arrêté du 11 mars 1998 modifié relatif aux objectifs de formation et à l'organisation des travaux d'initiative personnelle encadrés en mathématique et physique (MP), physique et chimie (PC), physique et sciences de l'ingénieur (PSI), physique et technologie (PT), technologie et sciences industrielles (TSI), technologie, physique et chimie (TPC) et biologie, chimie, physique et sciences de la Terre (BCPST) ;
Vu l'avis du ministre de la défense du 12 février 2001 ;
Vu l'avis du ministre de l'agriculture et de la pêche du 12 février 2001 ;
Vu l'avis du Conseil supérieur de l'éducation du 8 mars 2001 ;
Vu l'avis du Conseil national de l'enseignement supérieur et de la recherche du 19 mars 2001,
Arrête :



Art. 1er. - Les thèmes des travaux d'initiative personnelle encadrés dans les classes préparatoires de seconde année, affectée ou non d'une étoile, des filières mathématique et physique (MP), physique et chimie (PC), physique et sciences de l'ingénieur (PSI), physique et technologie (PT), technologie et sciences industrielles (TSI), technologie, physique et chimie (TPC) et biologie, chimie, physique et sciences de la Terre (BCPST) sont fixés conformément aux annexes du présent arrêté.


Art. 2. - Les dispositions du présent arrêté s'appliquent à l'année scolaire 2001-2002.


Art. 3. - La directrice de l'enseignement supérieur est chargée de l'exécution du présent arrêté, qui sera publié au Journal officiel de la République française.


Fait à Paris, le 20 avril 2001.

Pour le ministre et par délégation :
La directrice de l'enseignement supérieur,
F. Demichel


A N N E X E I

THEME DES TRAVAUX D'INITIATIVE PERSONNELLE ENCADRES (TIPE) DANS LES CLASSES PREPARATOIRES DE SECONDE ANNEE DES FILIERES MP, PC, PSI, PT, TSI ET TPC POUR L'ANNEE 2001-2002
Les candidats devront choisir l'un ou l'autre des deux thèmes de TIPE, A ou B, pour l'année 2001-2002.
A. - Composition et décomposition

Les deux actions mentales de composition et de décomposition concrétisent le schéma général d'analyse et synthèse en le nourrissant d'une réflexion sur le sens et la validité de chacune des étapes. Elles sont si indispensables à l'activité scientifique en général qu'elles en deviennent tacites et ne reprennent leur importance qu'une fois explicitées.
La décomposition d'une molécule en ses éléments simples, la synthèse chimique comme moyen de reconstruction mais aussi comme procédé créateur en sont un bon exemple.
Un phénomène vibratoire peut être compris comme superposition de phénomènes élémentaires dont la fréquence est multiple d'une fréquence fondamentale. Ce point de vue conduit à une décomposition en série trigonométrique facilitant l'analyse du problème, l'application de certaines transformations ou un traitement informatique. Par recomposition, on tentera de restituer l'objet ainsi représenté. Cet exemple, historiquement fondateur de l'analyse harmonique, illustre la concomitance de différentes disciplines. Il y en a bien d'autres : la fusion et la fission atomiques, la détermination des modes propres d'une structure, celle des lois de commande des articulations d'un robot, etc. Le programme d'algèbre des classes préparatoires ouvre souvent vers ce thème.
La décomposition n'est cependant pas toujours accompagnée d'une recomposition complète : projeter un mouvement sur un plan, mesurer la composante radiale d'une vitesse, ce n'est prendre en compte qu'une partie de la décomposition. La composition est en soi un processus constructif : on définira un algorithme, une méthode de calcul numérique, voire un modèle, à l'aide de compositions successives.
Le travail réalisé au cours de l'année ne pourra en aucun cas se réduire à une simple étude bibliographique. Il devra faire la preuve d'une originalité dans la démarche, grâce à une mise en oeuvre expérimentale, et d'une réflexion personnelle sur les documents utilisés si c'est le cas. Dans l'expérimentation est inclus le recours éventuel à l'informatique.
B. - Théories, modèles, procédés et technologies
relatifs au noyau atomique

Introduite dès l'Antiquité, la notion d'atome n'est réapparue qu'avec Dalton au début du xixe siècle. A la base de la physique et de la chimie, la théorie atomique a mis plus d'une siècle à s'imposer. Au cours du xxe siècle, physiciens, chimistes et ingénieurs ont découvert la complexité de l'atome et de son noyau, donnant ainsi le départ à des théories et à des découvertes qui ont bouleversé la science, certaines techniques et la société : radioactivité, mécanique ondulatoire, fission et fusion nucléaires, techniques radiographiques, bombe atomique...
Tout ce qui touche au noyau atomique : nucléaire naturel, nucléaire artificiel, applications médicales, agroalimentaires, industrielles, énergétiques, permettra au candidat d'étudier les théories, les modèles, les méthodes et les applications mettant en oeuvre les grands principes des mathématiques, de la physique, de la chimie et des sciences industrielles.
Le travail réalisé au cours de l'année ne pourra en aucun cas se réduire à une simple étude bibliographique. Une partie au moins devra être originale : étude à partir de documents, modélisation, mesure ou interprétation, manipulations en physique ou en chimie, travaux pratiques en sciences industrielles pouvant être conduits sur des matériels présents dans les établissements. Font partie du thème du TIPE les travaux sur les installations rendant possible l'industrie nucléaire (par exemple : installations thermiques, télémanipulations, robotique). Bien évidemment, il n'est pas attendu des élèves qu'ils aient accès à ces appareillages eux-mêmes ni à ceux des applications du nucléaire énumérées ci-dessus, mais seulement à du matériel qui permette d'en étudier certains aspects.
A N N E X E I I

THEME DES TRAVAUX D'INITIATIVE PERSONNELLE ENCADRES DANS LES CLASSES PREPARATOIRES DE SECONDE ANNEE DE LA FILIERE BCPST POUR L'ANNEE 2001-2002
Le thème de TIPE de la filière BCPST pour l'année 2001-2002 est intitulé :
Transports, flux et échanges

1. Principes généraux :
L'étudiant choisit un sujet de travail, à dominante biologique, ou à dominante géologique, ou mixte. Son choix s'effectue sur la base d'une brève présentation éventuellement pluridisciplinaire du thème annuel.
Ces travaux d'initiative personnelle encadrés constituent avant tout des exercices de méthode. Ils consistent, par exemple :
- à effectuer et à analyser des observations simples ;
- à examiner de façon critique des documents et une bibliographie restreinte aux traités et aux articles en français des revues de grande diffusion ;
- à poser des questions et, pour y répondre, à formuler des hypothèses explicatives ;
- à réaliser des montages expérimentaux simples et à interpréter les résultats obtenus ;
- éventuellement, à élaborer des modèles analogiques ou numériques et à les comparer aux faits naturels ou expérimentaux.
Les travaux ne peuvent se réduire à une bibliographie.
L'étudiant utilise pour ces travaux les diverses ressources scientifiques disponibles et facilement accessibles (centres de documentation et d'information, muséums, expositions, médias, revues scientifiques de vulgarisation...). Il peut aussi effectuer, si le projet le nécessite, des visites de laboratoires ou d'entreprises.
Les travaux se concrétisent par la rédaction d'un rapport comportant au maximum de six à dix pages (soit au maximum 20 000 caractères), plus les illustrations. Les textes et figures sont originaux sauf, éventuellement, pour des documents servant de base à la question qui est à l'origine de l'étude.
Les étudiants effectuent ces travaux de façon individuelle, ou bien en petit groupe (le groupe de trois étudiants est conseillé), pour tout ou partie de la recherche. Si le travail a été réparti entre les membres du groupe, la part de chacun devra être précisée. En tout cas, chaque étudiant doit s'engager personnellement sur l'intégralité du projet présenté dans son rapport.
2. Commentaire sur le thème :
Ces phénomènes, qui incluent tous les flux de matière et d'énergie, peuvent être envisagés de l'échelle cellulaire à celle de la biosphère, de l'échelle du minéral à celle de la planète.
Les flux sont souvent couplés (par exemple, flux de matière et d'énergie) et/ou accompagnés de flux de retour.
Ainsi peuvent être étudiés, à titre indicatif :
- les échanges cellulaires ;
- les circulations de fluides dans l'organisme ;
- la transmission parasitaire ;
- les échanges et transferts de molécules informatives dans un organisme et entre organismes ;
- les flux de matière et d'énergie dans la biosphère ;
- les transports, flux et échanges liés aux circulations océaniques et atmosphériques ;
- les transports, flux et échanges liés à la convection du manteau terrestre ;
- la dynamique sédimentaire à toutes les échelles ;
- les flux continentaux vers l'océan et les voies de retour aux continents.
Sont exclus de ce thème le déplacement autonome des animaux et la génétique formelle.