Ressources · Terminale · Spécialité Physique-Chimie
Modéliser l'écoulement d'un fluide
Poussée d'Archimède, débit volumique, conservation du débit, relation de Bernoulli et applications (thème Mouvement et interactions)
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Exercice 1 — Un ballon-sonde
/ 4 pts- Un ballon-sonde gonflé à l'hélium a, au sol, un volume de 5,2 m³ ; son enveloppe et sa charge ont une masse de 3,1 kg (volume de la charge négligé). Données : kg·m⁻³ ; kg·m⁻³ ; N·kg⁻¹. Calculer la norme de la poussée d'Archimède exercée par l'air sur le ballon.
- Calculer le poids total du ballon (enveloppe, charge et hélium).
- Déterminer la masse maximale de matériel supplémentaire que le ballon peut emporter tout en décollant.
- Un élève calcule la poussée d'Archimède avec la masse volumique de l'hélium. Expliquer son erreur.
Exercice 2 — Réseau d'irrigation
/ 4 pts- Une canalisation d'irrigation de diamètre intérieur 63 mm transporte 4,6 L·s⁻¹ d'eau. Calculer la vitesse moyenne de l'eau dans la canalisation.
- Pour limiter l'usure, la vitesse ne doit pas dépasser 0,70 m·s⁻¹. Calculer le diamètre intérieur minimal permettant de transporter le même débit.
- La canalisation de 63 mm alimente six rampes identiques de diamètre 26 mm. Calculer la vitesse de l'eau dans chaque rampe, en justifiant la relation utilisée.
- Calculer le volume d'eau distribué en 1 h 30 min.
Exercice 3 — Effet Venturi
/ 4 pts- De l'eau ( kg·m⁻³) s'écoule dans une conduite horizontale dont le diamètre passe de 50 mm (point A) à 28 mm (point B). En A, la vitesse vaut 0,75 m·s⁻¹. Calculer la vitesse en B.
- En supposant les hypothèses de la relation de Bernoulli vérifiées, calculer .
- Deux tubes verticaux ouverts, branchés en A et en B, contiennent de l'eau au repos ( N·kg⁻¹). Calculer la dénivellation entre leurs niveaux et préciser quel niveau est le plus haut.
- On double le débit. Par quel facteur la dénivellation est-elle multipliée ? Justifier.
Exercice 4 — Vidange d'un tonneau
/ 4 pts- Un tonneau ouvert, de diamètre intérieur 58 cm, est équipé près du fond d'un robinet de diamètre 13 mm, situé 0,62 m sous la surface libre ( N·kg⁻¹). Établir l'expression de la vitesse de sortie de l'eau en précisant les hypothèses, puis la calculer.
- Calculer le débit volumique au robinet, en L·min⁻¹.
- Calculer la vitesse de descente de la surface libre et en déduire la validité de l'une des hypothèses de la question précédente.
- Expliquer pourquoi le débit diminue au cours de la vidange, et pourquoi l'écoulement s'arrête rapidement si le tonneau est fermé hermétiquement sur le dessus.
Exercice 5 — Alimentation d'une douche
/ 4 pts- Dans un immeuble, l'eau arrive au point A (sous-sol, ) par un tuyau de diamètre 33 mm, à 0,92 m·s⁻¹, sous une pression de Pa. Elle monte jusqu'au point B d'une douche, à m, où le tuyau a un diamètre de 17 mm ( kg·m⁻³ ; N·kg⁻¹). Citer les hypothèses nécessaires à l'application de la relation de Bernoulli entre A et B.
- Calculer la vitesse de l'eau en B.
- Calculer la pression en B.
- Un élève trouve Pa. Identifier son erreur et expliquer pourquoi son résultat est physiquement suspect.
Ce contrôle de spécialité physique-chimie Terminale en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Modéliser l'écoulement d'un fluide » : 5 exercices, 120 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Un ballon-sonde/ 4 pts
- Exercice 2 — Réseau d'irrigation/ 4 pts
- Exercice 3 — Effet Venturi/ 4 pts
- Exercice 4 — Vidange d'un tonneau/ 4 pts
- Exercice 5 — Alimentation d'une douche/ 4 pts
Notions évaluées
L'essentiel, Poussée d'Archimède, Débit volumique et conservation du débit, Relation de Bernoulli et hypothèses de validité, Effet Venturi, tube de Pitot et vidange d'un réservoir, Méthodes.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés.
- Se tester avec le QCM (24 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 120 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Modéliser l'écoulement d'un fluide » ?
- 120 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 120 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spécialité physique-chimie de terminale ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Modéliser l'écoulement d'un fluide » du programme officiel de spécialité physique-chimie en terminale, soit L'essentiel, Poussée d'Archimède, Débit volumique et conservation du débit, Relation de Bernoulli et hypothèses de validité.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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