Td corrigé Terminale STI2D-STL, Physique-chimie (TC), Habitat, pdf

Terminale STI2D-STL, Physique-chimie (TC), Habitat,

GALICHET François. GUILLEUX Damien. REDACTION D'EXERCICES. DE MECANIQUE. DES FLUIDES. ECOULEMENTS POTENTIELS BIDIMENSIONNELS.




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Terminale STI2D-STL, Physique-chimie (TC), Habitat,
Relation fondamentale de la statique des fluides
Classe : TerminaleEnseignement :
Physique-chimie STI2D-STL

THEME du programme : HabitatSous-thème : Les fluides dans l’habitat
« Principe » fondamental de l’hydrostatique

Extrait du BOEN
Connaissancescapacités exigiblesPression dans un fluide parfait et incompressible en équilibre : pression absolue, relative et différentielle
Equilibre d’un fluide soumis à la pesanteurCiter et exploiter le principe fondamental de l’hydrostatique
Activité documentaire durée en classe entière : 1h (voire un peu plus selon les notions acquises en classe de seconde).
Compétences transversales et attitudes
Mobiliser ses connaissances
Organiser des informations utiles
Raisonner, argumenter, démontrer
Travailler en groupe
Type de ressource
Activité documentaire
Démarche d’investigation
Séquence d’enseignement

Résumé du contenu de la ressource
A l’aide d’une situation déclenchante sur le thème de l’habitat, la proportionnalité entre "P et "z(ou h) est établie. Ensuite à l aide d exemples concrets sur les fluides dans l habitat, on montre le principe dit « des vases communicants » et ses applications importantes telles que « siphon », « siphon inversé ».Un exemple de manomètre est également donné.


Conditions de mise en œuvre
1 ordinateur + accès internet

Pré-requis
Programme de seconde : la pression
Pesanteur terrestre, gravité
Masse volumique



Mots clés de recherche : fluide, pression, hydrostatique, vases communicants, siphonProvenance : LARHANT Audrey (audrey.larhant@ac-lyon.fr)









« Principe » fondamental
de l’hydrostatique



HYPERLINK "http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Principe_de_Pascal.jpg?uselang=fr"http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Principe_de_Pascal.jpg?uselang=fr

Situation déclenchante
Un maître d’œuvre se voit confier la réalisation de deux immeubles, l’un de 6 étages dans un quartier où la pression du réseau d’eau est dite « normale » soit à 6 bar et l’autre de 12 étages dans un quartier où la pression du réseau d’eau est dite « élevée », soit à 10 bar.
La consigne du maître d’ouvrage est claire : la pression dans chaque appartement doit être de 3 bar. Il transmet également à son maître d’œuvre les deux schémas ci-dessous (issus du site de fabricant de réducteur de pression).


Immeuble de 6 étages


Immeuble de 12 étages
HYPERLINK "http://conseils.xpair.com/consulter_savoir_faire/reduction_pression/immeubles_collectifs_exemples/1345.htm"http://conseils.xpair.com/consulter_savoir_faire/reduction_pression/immeubles_collectifs_exemples/1345.htm
On considère une hauteur de 3 m pour chaque étage ; à partir du premier étage
(situé lui à 1 m du RDC).
L’icône représente un « réducteur » de pression.

Il est préférable que l’élève réponde seul aux questions suivantes.



I - Exploitation de la situation déclenchante
A l’aide de ce qui précède, répondre aux questions suivantes.
1°) La pression au sein de l’eau dépend elle de l’altitude. Justifier.
2°) Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations suivantes.
VraiFauxLa pression est proportionnelle à l’altitude
La différence de pression est proportionnelle à l’altitudeLa pression est proportionnelle à la différence d’altitudela différence de pression est proportionnelle à la différence d’altitude
3°) Calculer, dans le système u.s.i. (unités du système international), ce facteur de proportionnalité.
4°) Que penser de l’affirmation suivante :
« On montre, que la différence de pression entre deux points d’un fluide ; à des altitudes z différentes, est proportionnelle :
à la différence d’altitude entre ces deux points
à la masse volumique du dit fluide, notée (
à l’intensité de la pesanteur, notée g »
5°) Principe fondamental de l’hydrostatique :
On se place dans le cadre des liquides, fluides incompressibles.
L’étude est ainsi menée pour un liquide, soumis au seul champ de forces extérieures de pesanteur terrestre, en équilibre (statique).
A l’aide de ce que vous venez de voir pourriez-vous indiquer la (ou les) relations qui convient (conviennent) :
On note P(A) la pression au point A, d’altitude zA et P(B) celle au point B, d’altitude zB.
 SHAPE \* MERGEFORMAT 
Vrai Faux
 QUOTE  
 QUOTE  
 QUOTE  
 QUOTE  

La partie qui suit est plus intéressante si elle est faite en groupe (binôme) car elle permet de confronter les idées.



II - Applications
1°) A l’aide de vos connaissances (et/ou) intuitions, compléter le schéma ci-dessous.
 SHAPE \* MERGEFORMAT 
2°) A l’aide des différents documents joints :
2.1. Confirmer (ou infirmer) votre représentation.
2.2. Proposer un énoncé au principe dit « des vases communicants ».
2.3. Expliquer alors les applications du siphon (siphon inversé) .Proposer un schéma clair.
Remarque : Ce même principe est utilisé dans le bâtiment avec les « niveaux à eau »

HYPERLINK "http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schlauchwaage_Schematik.png?uselang=fr"http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schlauchwaage_Schematik.png?uselang=fr
3°) (Eventuellement) Exercice d’application : Etude du manomètre à liquide
La pression relative du gaz de ville peut être donnée, notamment, par ce type de manomètre différentiel à eau.

H-Prépa, thermodynamique, PCSI
FluideEtatMasse molaire
M (kg.mol-1)Masse volumique
( (kg.m-3)MéthaneGaz16.10-30,64EauGaz18.10-30,80Eauliquide18.10-31,0.10+31°) Définir les termes :
Pression relative
Manomètre différentiel
2°) Peut-on considérer que la pression du gaz de ville est identique en sortie d’alimentation et au point B ? Justifier.
Document 1 : Le château d’eau
Les enfants de primaires étudient le cycle de l’eau. A l’issue d’une recherche, ce dessin d’enfant a été trouvé.














HYPERLINK "http://ecolecentreferte.free.fr/Nos-activites/Visite-chateau-d-eau-ce1/Schema.htm" \t "_blank"http://ecolecentreferte.free.fr/Nos-activites/Visite-chateau-d-eau-ce1/Schema.htm





Document 2 : L’aqueduc romain du Gier



HYPERLINK "http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aqueduc_du_Gier_-_Chaponost_-_Arches_apr%C3%A8s_r%C3%A9novation_2009-2010.JPG?uselang=fr"http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aqueduc_du_Gier_-_Chaponost_-_Arches_apr%C3%A8s_r%C3%A9novation_2009-2010.JPG?uselang=fr
L’aqueduc du Gier est, avec ses 85 km de long, le plus long des aqueducs ayant alimenté la ville de Lyon (Lugdunum à l’époque) en eau.
L’eau était prélevée aux alentours de Saint Chamond, altitude 360 m, (ville située près du Parc naturel du Pilat dans la Loire Loire) et se déversait dans un réservoir situé sur un point culminant de Lyon (environ 280 m): la colline de Fourvière. Les vestiges de cet aqueduc ont permis de retracer sa localisation : Source aux alentours de Saint chamond puis La Grande-Croix, L’horme, Cellieu, Lorette, Genilac (où il fallait franchir la Durèze), Chagnon, Saint Romain en Jarez, Saint Martin La Plaine, Saint Joseph (où il fallait traverser le Bozançon), Saint Didier sous Riverie, Saint Maurice sur Dragoire, Mornant, Saint Laurent d’Agny, Taluyers, Orliénas, Soucieu en Jarrest, Brignais (où il fallait traverser le Garon), Chaponost, Sainte foy lès Lyon (où il fallait traverser l’Yzeron) pour terminer en franchissant le col du trion à Lyon.
L’aqueduc du Gier devait donc posséder des ponts que l’on a qualifiés de « pont-siphon ».
Réf : « les aqueducs Romains de Lyon » par Jean Burdy
Certaines pages sont en consultation sur :HYPERLINK "http://books.google.fr/books?id=HuMVbah0AcAC&pg=PA62&lpg=PA62&dq=col+du+trion&source=bl&ots=k9N-2mQPJu&sig=yqnl3raeIg_ntsTfIKF22acoI9s&hl=fr&sa=X&ei=OLAGUO7vJ5P24QS82amiDA&ved=0CE4Q6AEwAA" \l "v=onepage&q=col%20du%20trion&f=false"http://books.google.fr/books?id=HuMVbah0AcAC&pg=PA62&lpg=PA62&dq=col+du+trion&source=bl&ots=k9N-2mQPJu&sig=yqnl3raeIg_ntsTfIKF22acoI9s&hl=fr&sa=X&ei=OLAGUO7vJ5P24QS82amiDA&ved=0CE4Q6AEwAA#v=onepage&q=col%20du%20trion&f=false


Carte Michelin « Rhône- Alpes »

HYPERLINK "http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/L-eau-a-la-pression/siphons/id-menu-16.html"http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/L-eau-a-la-pression/siphons/id-menu-16.html

Document 3 : Toilette Marin
HYPERLINK "http://www.xylemflowcontrol.com/files/itemdoc3391."http://www.xylemflowcontrol.com/files/itemdoc3391.
Un fabricant de toilette marin conseille à ses acheteurs d’installer « un coude anti-siphon » sur ces toilettes, comme l’indique le schéma 2. Pourquoi ?
EMBED PBrushEMBED PBrushWC sans coude anti-siphon : risque d’inondationWC avec coude anti-siphon : risque d’inondation évité


Document 4 : La fontaine de Fontestorbes
HYPERLINK "http://www.lieux-insolites.fr/ariege/fontestorbes/fontestorbes.htm"http://www.lieux-insolites.fr/ariege/fontestorbes/fontestorbes.htm
La fontaine de Fontestorbes (dans le Vaucluse) a longtemps été une énigme de la nature. En effet, cette fontaine se déverse en cascade, de manière régulière, pendant 36 minutes et 36 secondes puis s’arrête pendant 32 minutes et 32 secondes.
Observer les deux animations. On ne s’intéressera qu’aux différents niveaux dans les réservoirs et/ou conduits.
0

ZA

ZB

z

h

Eau



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