Cours en ligne physique chimie en Première

Chapitres physique-chimie en Première

Exercices corrigés de statique des fluides en 1ère

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Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de physique en Première

Ces exercices corrigés de physique en statique des fluides pourront vous aider à mieux comprendre les notions description physique d’un fluide, pression, loi de Mariotte et statique des fluides. Vous pourrez travailler les exercices sur les liquides et solides purs, les masses molaires atomiques, les masses molaires moléculaires. Les exercices sur les gaz sont également à traiter et à bien comprendre. Si vous avez des difficultés ou souhaitez exceller, nous proposons des professeurs particuliers de physique pour vous aider.

QCM sur statique des fluides en 1ere

Question 1 :

Lorsque la température absolue est multipliée par 2, la température en degrés Celsius

a. est multipliée par 2

b. est divisée par 2

c. est multipliée par $2\times 273,15$

d. n’est pas proportionnelle à la température $\theta$

Question 2 :

Lorsque la pression d’un fluide au contact d’une paroi plane est multipliée par 2, la force exercée par le gaz sur la paroi

a. change de sens

b. est divisée par 2

c. est multipliée par 2

Question 3 :

D’après la loi de la statique des fluides, lorsque la profondeur augmente

a. la pression augmente

b. la pression diminue

c. la pression peut augmenter ou diminuer selon le signe de la masse volumique du fluide.

Corrigé du QCM de 1ère sur statique des fluides

Question 1 :

On peut écrire

$T=273,15+\theta$

$2T=273,15+\theta'$

donc $\theta'=2(273,15+\theta)-273,15$

soit $\theta'=273,15+2\theta$

qui n’est pas une relation de proportionnalité

Question 2 :

$F=PS$ donc $F$ est multipliée par 2.

Question 3 :

La loi de la statique des fluides s’écrit

$P_1-P_2=\rho g(z_2-z_1)$

La masse volumique $\rho$ est toujours positive, donc on rejette la proposition c.

Lorsque la profondeur augmente entre le point 1 et le point 2, l’altitude diminue

donc $z_2 < z_1$ donc $z_2-z_1 < 0$

donc $P_1-P_2 < 0$ donc $P_1 < P_2$

donc la pression augmente.

3. La pression atmosphérique vaut $P_0=1,01\cdot 10^5~\mathrm{Pa}$ et $g=9,81~\mathrm{N\cdot kg^{-1}}$ .

Une piscine est remplie d’eau de mer de masse volumique $\rho=1030~\mathrm{kg\cdot m^{-3}}$

Lorsqu’on plonge au fond de la piscine à la profondeur $h=3,50~\mathrm{m}$ , la pression passe de $P_1=P_0$ à

a. $P_2=1,36\cdot 10^5~\mathrm{Pa}$

b. $P_2=0,656\cdot 10^5~\mathrm{Pa}$

c. on n’a pas assez de données pour donner la valeur de $P_2$

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Exercices de statique des fluides en 1ère

Exercice sur la poussée sur une vitre

Un vaisseau imaginaire est capable de se déplacer au fond des mers et dans l’espace.

Une vitre de ce vaisseau est plane, d’aire $S=750~\mathrm{cm^2}$

La pression de l’air à l’intérieur du vaisseau vaut $P_0=1,0\cdot 10^5~\mathrm{Pa}$

a. Le vaisseau est au fond d’une fosse océanique, la pression de l’eau vaut

$P_1=1100~\mathrm{bar}$

Dans quel sens la somme $\vec{F}$ des forces pressantes sur la vitre est-elle dirigée et quelle est sa norme $F$ ?

Estimer la masse qui, posée sur la vitre horizontale, créerait la même force.

b. Le vaisseau est dans l’espace où règne le vide absolu.

Dans quel sens la somme $\vec{F}$ des forces pressantes sur la vitre est-elle dirigée et quelle est sa norme $F$ ?

c. Commenter les résultats obtenus.

Exercice sur la loi des pressions des plongeurs

La pression atmosphérique, à la surface de l’eau, vaut environ $P_0=$ 1,0 bar.

L’intensité de la pesanteur vaut environ $g=10~\mathrm{N\cdot kg^{-1}}$

La masse volumique de l’eau vaut environ $\rho=1,0\cdot 10^3~\mathrm{kg\cdot m^{-3}}$

La loi des pressions des plongeurs est la suivante :

lorsque la profondeur augmente de 10 mètres, la pression augmente de 1 bar.

a. Démontrer cette loi.

b. Quelle est la pression à 30 mètres de profondeur ?

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Corrigés des exercices de statique des fluides en 1ere

Corrigé de l’exercice sur la poussée sur une vitre première

a. *La force pressante exercée par l’eau est dirigée de l’extérieur vers l’intérieur du vaisseau.

$F_e=P_1S=1100\cdot 10^5\times 750\cdot 10^{-4}$

soit $F_e=8,25\cdot 10^6~\mathrm{N}$

* La force pressante exercée par l’air est dirigée de l’intérieur vers l’extérieur du vaisseau.
$F_a=P_0S=1,0\cdot 10^5\times 750\cdot 10^{-4}$
soit $F_a=7,5\cdot 10^3~\mathrm{N}$

* La somme des forces est donc dirigée de l’extérieur vers l’intérieur du vaisseau et sa norme vaut

$F=F_e-F_a=8,24\cdot 10^6~\mathrm{N}$

Si on identifie cette force au poids d’un objet de masse $m$ , avec $g\simeq 10~\mathrm{N\cdot kg^{-1}}$

$m= F/g\simeq 800$ tonnes

b. La pression dans l’espace vide est nulle.

Il n’y a donc pas de force pressante dirigée de l’extérieur vers l’intérieur.

La force pressante exercée par l’air est dirigée de l’intérieur vers l’extérieur du vaisseau.
$F=P_0S=1,0\cdot 10^5\times 750\cdot 10^{-4}$
soit $F=7,5\cdot 10^3~\mathrm{N}$

c. Pour supporter ces forces considérables, la vitre doit donc être extrêmement épaisse, ce qui a pour effet d’alourdir le vaisseau et d’handicaper son agilité.