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pression
Bonjour, j'aimerais avoir de l'aide pour cet exercice qui a déjà été posté, je sais mais que je n'arrive tout de même pas à faire avec les explications fournies.
Le tableau ci dessous donne la pression pour différentes profondeurs dans l'eau, dans le cas de la mer et d'un lac située à 2km d'altitude.
>Profondeur en m : 0 / 10/ 20 / 30 / 40 / 50 / 60 / 70
>Pression pour la mer en bar : 1 /2.03/3.05/ 4.08/ 5.1 / 6.13/ 7.15/ 8.18
>Pression pour le lac en bar :0.8 / 1.8/ 2.8/ 3.8 / 4.8 / 5.8 / 6.8 / 7.8
A) Comment expliquer la différence de pression à la surface de l'eau entre le lac et la mer?
B) Calculer, dans les deux cas, la variation de pression entre la surface et 50 m de profondeur.
C) Un plongeur en apnée désire descendre le plus profond possible. Sachant que son organisme ne peut pas supporter une pression supérieure à 6,0 bars à quel endroit (mer ou lac) descendra t-il le plus?
D) Déduire d'un graphique donnant la pression en fonction de la profondeur jusqu'où le plongeur peut descendre dans le lac.
E) A quelle pression le plongeur est soumis à une profondeur de 100m dans le lac?
F) Calculer la force pressante exercée par l'eau sur son masque dont l'aire est S= 320cm^2
Merci de votre aide
Bonjour Frisquette,
A) dans un gaz, comme dans un liquide, la pression diminue lorsqu'on s'élève. Dans l'eau de mer ou du lac, elle augmente avec la profondeur (voir ton tableau de valeurs) en suivant une loi p = f(h) qui en mathématiques s'appelle fonction affine (c'est au programme de seconde, donc tu sais ce que c'est). Dans l'air la pression diminue avec l'altitude, mais selon une loi plus compliquée car l'air est compressible, et de plus la température intervient aussi. Un coup d'oeil sur ce site (clique sur la maison) 
te donnera les pressions atmosphériques km par km.
Le lac est à 2 km au-dessus du niveau de la mer, donc la pression à sa surface est plus faible : 0,8 bar (8x104 Pa) au lieu de 1 bar (105 Pa).
B) Eau de mer : variation de pression = 6,13 - 1 = 5,13 bars.
Eau du lac : variation de pression = 5,8 - 0,8 = 5 bars.
C'est pratiquement la même chose, mais on note que Delta_p est légèrement plus faible dans le lac. C'est parce que la masse volumique de l'au intervient : la masse volumique de l'eau douce vaut 1000 kg.m-3, celle de l'eau salée est plutôt 1030 kg.m-3 (cela dépend de la mer ou de l'océan choisi).
C) Puisque le plongeur commence sa plongée avec un pression de surface plus faible dans le lac, c'est évidemment dans celui-ci qu'il pourra atteindre la profondeur la plus élevée.
D) Fais le graphique p = f(h) : tu dois obtenir une droite croissante (fonction affine, je te dis...). Il ne te restera plus qu'à lire la valeur de p pour h = 50 m. Note que l'énoncé de cette question contient la réponse à la question précédente (c'est pour le lac qu'on te demande de faire le graphique, pas pour l'eau de mer...).
E) Il faut prolonger la droite précédente jusqu'à h = 100 m. Je te donne le résultat qui est très connu : à 100 m de profondeur la pression dans l'eau pure vaut 11 bars. Tous les plongeurs le savent : chaque fois qu'on augmente la profondeur de 10 m, on augmente la pression de 1 bar.
F) Il est temps d'abandonner le bar, qui n'est pas l'unité légale de mesure d'une pression, pour la remplacer par le Pascal : 1 bar vaut 105 Pascal par définition, donc 11 bars = 1,1x106 Pa.
De plus dans ton cours tu trouveras la relation à utiliser ici : la pression est le rapport de la force exercée sur une surface d'aire donnée : p = F/S.
On en déduit que F = p.S.
Si p est exprimée en Pascals et S en m2, on obtient F en Newtons. Un dernier petit effort : 1 cm2 vaut 10-4 m2. Donc F = 1,1x106 x 320x10-4 soit 3,52x104 Newtons. C'est comme si on posait une masse de 3,5 tonnes sur le masque.
Une remarque : en seconde on n'insista pas sur la différence entre la pression absolue (c'est celle qu'on subit en comptant celle due à la pression atmosphérique) et la pression dynamique (celle qui est exprimée en soustrayant la pression atmosphérique).
Lorsqu'on est à la surface terrestre (O m donc), on est soumis à une pression due à l'atmosphère. Cette pression est connue (105 Pa) et elle est énorme (avec la relation que je t'ai donnée, calcule la force qui s'exerce sur une surface d'aire 1 m2 et tu verras). Nous ne ressentons pas les effets de cette pression car l'intérieur de notre organisme y est soumis lui-aussi, et les forces exercées à l'intérieur et à l'extérieur du corps s'équilibrent (heureusement pour nous).
Lorsqu'on plonge de 10 m dans l'eau douce on augmente sa pression de 1 bar par rapport à celle qui s'exerce en surface: la pression dynamique vaut donc 4 bar, et la pression absolue vaut 2 bars. A 100 m, on a respectivement 10 et 11 bars. Le premier bar n'est pas dangereux pour nous, puisqu'on a l'habitude de vivre avec cette pression. Ce sont ceux qu'on gagne en plongeant (donc la pression dynamique) qui mettent la vie des plongeurs en péril.
Si tu veux avoir une idée de l'importance de la force due à la pression atmosphérique à la surface terrestre, regarde la vidéo suivante : . Gràce à une opération très simple on parvient à enlever un peu d'air à l'intérieur d'une canette de boisson. L'équilibre des forces entre l'intérieur et l'extérieur dont je parlais plus haut n'est plus respecté... et c'est l'écrasement de la canette.
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