Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie

Description d'un fluide au repos

Masse volumique, pression, force pressante, loi de Mariotte, loi fondamentale de la statique des fluides (thème Mouvement et interactions)

À propos de cette page

Ce QCM sur « Description d'un fluide au repos » en première teste tes connaissances en spécialité physique-chimie de manière interactive. Les questions, classées par niveau (facile, moyen, difficile), respectent le programme officiel de première. Au programme : L'essentiel, Description microscopique d'un fluide, Pression et force pressante, Loi de Mariotte. À chaque réponse, une explication détaillée t'aide à comprendre tes erreurs et à mémoriser l'essentiel. Idéal pour s'auto-évaluer rapidement, réviser avant un contrôle ou consolider ses acquis. Quiz gratuit conçu par un professeur particulier à Marseille pour progresser en spécialité physique-chimie en première.

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Les 24 questions du QCM en version texte

Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.

Niveau facile — 8 questions

Quelle est l'unité SI de la pression ?
- A. le pascal (Pa)
- B. le newton (N)
- C. le bar (bar)
- D. le newton par mètre (N/m)
Réponse
A. le pascal (Pa) — L'unité SI est le pascal : 1 Pa = 1 N·m⁻². Le bar est une unité usuelle mais pas SI.
Un bar est égal à :
- A. $10^{3}$ Pa
- B. $10^{5}$ Pa
- C. $10^{2}$ hPa
- D. $10^{6}$ Pa
Réponse
B. $10^{5}$ Pa — 1 bar = $10^{5}$ Pa = 1 000 hPa.
La force pressante exercée par un fluide au repos sur une paroi est :
- A. parallèle à la paroi
- B. toujours verticale, vers le bas
- C. perpendiculaire à la paroi
- D. dirigée de la paroi vers le fluide
Réponse
C. perpendiculaire à la paroi — Elle est perpendiculaire à la paroi et dirigée du fluide vers la paroi.
Dans un gaz, les entités microscopiques sont :
- A. immobiles et très rapprochées
- B. rangées et en contact permanent
- C. proches et presque immobiles
- D. éloignées et très agitées
Réponse
D. éloignées et très agitées — Dans un gaz, les entités sont éloignées les unes des autres et animées d'un mouvement désordonné incessant.
La masse volumique d'un corps de masse $m$ et de volume $V$ est :
- A. $ρ = m \times V$
- B. $ρ = \frac{m}{V}$
- C. $ρ = \frac{m \times g}{V}$
- D. $ρ = V - m$
Réponse
B. $ρ = \frac{m}{V}$ — $ρ = \frac{m}{V}$ , en kg·m⁻³ si $m$ est en kg et $V$ en m³.
Pour une quantité de gaz fixée, le produit $p \times V$ reste constant si :
- A. la température reste constante
- B. le volume reste constant
- C. la pression reste constante
- D. la masse volumique est constante
Réponse
A. la température reste constante — C'est la loi de Mariotte : quantité de gaz fixée et température constante.
Dans un liquide au repos, la pression :
- A. diminue quand la profondeur augmente
- B. est la même en tout point
- C. ne dépend que de la forme du récipient
- D. augmente avec la profondeur
Réponse
D. augmente avec la profondeur — D'après la loi fondamentale, $p = p_{0} + ρ g h$ : la pression augmente avec la profondeur $h$ .
Deux points A et B d'un même liquide au repos sont à la même altitude. Alors :
- A. $p_{A} > p_{B}$ si A est plus près de la paroi
- B. $p_A < p_B$ si B est au centre
- C. $p_{A} = p_{B}$
- D. on ne peut pas les comparer
Réponse
C. $p_{A} = p_{B}$ — Avec $z_{A} = z_{B}$ , la loi fondamentale donne $p_{A} - p_{B} = 0$ : les surfaces de même pression sont horizontales.

Niveau moyen — 8 questions

Un liquide de masse 1,62 kg occupe un volume de 1,25 L. Sa masse volumique vaut :
- A. $1, 30 \times 10^{- 3}$ kg·m⁻³
- B. $0, 772$ kg·m⁻³
- C. $1, 30 \times 10^{3}$ kg·m⁻³
- D. $1, 30$ kg·m⁻³
Réponse
C. $1, 30 \times 10^{3}$ kg·m⁻³ — $ρ = \frac{1, 62}{1, 25 \times 10^{- 3}} = 1, 30 \times 10^{3}$ kg·m⁻³. Le résultat 1,30 oublie la conversion des litres en m³.
Une pression de 0,85 bar vaut :
- A. 850 hPa
- B. 85 hPa
- C. 8 500 hPa
- D. 85 000 hPa
Réponse
A. 850 hPa — 0,85 bar = $0, 85 \times 10^{5}$ Pa = $8, 5 \times 10^{4}$ Pa = 850 hPa.
Un fluide à $3, 2 \times 10^{5}$ Pa agit sur une surface de 6,0 cm². La force pressante vaut :
- A. $1, 92 \times 10^{6}$ N
- B. $5, 3 \times 10^{4}$ N
- C. $1, 92$ N
- D. $192$ N
Réponse
D. $192$ N — $F = p S = 3, 2 \times 10^{5} \times 6, 0 \times 10^{- 4} = 192$ N. Il faut convertir 6,0 cm² en $6, 0 \times 10^{- 4}$ m².
Un gaz enfermé occupe 450 mL sous 1,8 bar. À température constante, on réduit son volume à 270 mL. Sa pression devient :
- A. 1,08 bar
- B. 3,0 bar
- C. 0,60 bar
- D. 2,7 bar
Réponse
B. 3,0 bar — $p_{2} = \frac{p_{1} V_{1}}{V_{2}} = \frac{1, 8 \times 450}{270} = 3, 0$ bar : le volume diminue, la pression augmente.
Deux points d'un bassin d'eau douce sont séparés verticalement de 3,7 m. Leur différence de pression vaut :
- A. $3, 63 \times 10^{4}$ Pa
- B. $3, 63 \times 10^{3}$ Pa
- C. $3, 70 \times 10^{3}$ Pa
- D. $1, 376 \times 10^{5}$ Pa
Réponse
A. $3, 63 \times 10^{4}$ Pa — $Δ p = ρ g Δ z = 1, 00 \times 10^{3} \times 9, 81 \times 3, 7 = 3, 63 \times 10^{4}$ Pa. La pression de surface n'intervient pas dans une différence.
La pression à la surface d'une piscine vaut $1, 010 \times 10^{5}$ Pa. À 6,5 m de profondeur, elle vaut :
- A. $0, 638 \times 10^{5}$ Pa
- B. $3, 72 \times 10^{4}$ Pa
- C. $1, 65 \times 10^{5}$ Pa
- D. $1, 65 \times 10^{6}$ Pa
Réponse
C. $1, 65 \times 10^{5}$ Pa — $p = p_{0} + ρ g h = 1, 010 \times 10^{5} + 9 810 \times 6, 5 = 1, 65 \times 10^{5}$ Pa. La première réponse oublie $p_{0}$ , la deuxième soustrait au lieu d'ajouter.
Dans un baromètre à mercure ( $ρ = 13, 6 \times 10^{3}$ kg·m⁻³), une pression de $1, 020 \times 10^{5}$ Pa correspond à une colonne de :
- A. 76,5 mm
- B. 765 mm
- C. 7,65 m
- D. 0,765 mm
Réponse
B. 765 mm — $h = \frac{p}{ρ g} = \frac{1, 020 \times 10^{5}}{13, 6 \times 10^{3} \times 9, 81} = 0, 765$ m = 765 mm.
En mer ( $ρ = 1, 03 \times 10^{3}$ kg·m⁻³), la pression en surface vaut $1, 01 \times 10^{5}$ Pa. Elle est triple de cette valeur à une profondeur d'environ :
- A. 40,0 m
- B. 30,0 m
- C. 3,00 m
- D. 20,0 m
Réponse
D. 20,0 m — $p = p_{0} + ρ g h = 3 p_{0}$ donne $ρ g h = 2 p_{0}$ , d'où $h = \frac{2 \times 1, 01 \times 10^{5}}{1, 03 \times 10^{3} \times 9, 81} \approx 20, 0$ m. Répondre 30,0 m revient à oublier la pression de surface.

Niveau difficile — 8 questions

On comprime brusquement l'air d'une seringue bouchée : le produit $p V$ augmente. Pourquoi la loi de Mariotte n'est-elle pas vérifiée ?
- A. la quantité de gaz augmente
- B. la masse volumique reste constante
- C. la pression ne dépend pas du volume
- D. la température du gaz augmente
Réponse
D. la température du gaz augmente — Une compression rapide échauffe le gaz : la condition « température constante » n'est plus respectée.
Trois récipients de formes différentes (évasé, droit, rétréci) ont la même aire de fond et la même hauteur d'eau. La pression au fond est :
- A. plus grande dans le récipient évasé
- B. plus grande dans le récipient rétréci
- C. identique dans les trois
- D. proportionnelle à la masse d'eau
Réponse
C. identique dans les trois — $p = p_{0} + ρ g h$ ne dépend que de la hauteur de liquide, pas de la forme ni de la masse d'eau (paradoxe hydrostatique).
Dans la relation $p_{A} - p_{B} = ρ g (z_{B} - z_{A})$ , l'axe $(O z)$ est :
- A. vertical, orienté vers le haut
- B. vertical, orienté vers le bas
- C. horizontal, dans le sens de B vers A
- D. quelconque, pourvu qu'il passe par A
Réponse
A. vertical, orienté vers le haut — Avec l'axe vers le haut, si B est plus haut que A ( $z_{B} > z_{A}$ ), alors $p_{A} > p_{B}$ : la pression est plus grande en bas.
On peut appliquer la loi fondamentale à l'air atmosphérique en prenant $ρ$ constante :
- A. jamais, car l'air est un gaz
- B. sur un faible dénivelé
- C. sur plusieurs kilomètres d'altitude
- D. uniquement si la température varie
Réponse
B. sur un faible dénivelé — L'air est compressible : sa masse volumique varie nettement avec l'altitude. Elle n'est quasi uniforme que sur quelques dizaines de mètres.
Une bulle de 2,2 cm³ se forme à 25 m de profondeur, où la pression vaut 3,5 bar. À la surface (1,0 bar), à température constante, son volume vaut :
- A. 0,629 cm³
- B. 2,2 cm³
- C. 7,7 cm³
- D. 55 cm³
Réponse
C. 7,7 cm³ — $V_{2} = \frac{p_{1} V_{1}}{p_{2}} = \frac{3, 5 \times 2, 2}{1, 0} = 7, 7$ cm³ : la pression diminue en remontant, le volume augmente.
Un élève calcule la pression à 8 m sous la surface d'un lac avec $p = ρ g h$ et trouve $7, 8 \times 10^{4}$ Pa. Son erreur :
- A. il aurait dû diviser par $g$
- B. $h$ doit être exprimé en cm
- C. la masse volumique de l'eau vaut 1 kg/m³
- D. il a oublié la pression de surface
Réponse
D. il a oublié la pression de surface — $ρ g h$ n'est que la surpression due à l'eau : $p = p_{a t m} + ρ g h \approx 1, 8 \times 10^{5}$ Pa.
Pour une quantité de gaz fixée à température constante, la courbe $p = f (\frac{1}{V})$ est :
- A. une hyperbole décroissante
- B. une droite passant par l'origine
- C. une droite ne passant pas par l'origine
- D. une parabole tournée vers le haut
Réponse
B. une droite passant par l'origine — $p V = k$ donne $p = k \times \frac{1}{V}$ : $p$ est proportionnelle à $\frac{1}{V}$ .
Un plongeur situé à 12 m de profondeur en mer descend à 24 m. La pression qu'il subit :
- A. augmente d'environ 1,2 bar
- B. double exactement
- C. est multipliée par 4
- D. ne change pas si l'eau est douce
Réponse
A. augmente d'environ 1,2 bar — La pression augmente de $ρ g \times 12 \approx 1, 2 \times 10^{5}$ Pa ; elle passe d'environ 2,2 bar à 3,4 bar : elle ne double pas, à cause de la pression atmosphérique.

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