Bonjour,
Voici la question :
"Dans un tube en U contenant du mercure (densité 13,6), on verse d'un côté 2cm d'eau
et de l'autre 20cm d'huile (densité 0,8). Quelle est la différence de niveau entre les deux
branches du tube?
A. 18cm.
B. 12cm.
C. lcm.
D. 14cm.
E. 6cm."
J'ai utilisé la loi de l'hydrostatique aux interfaces huile-air, eau-air, mercure-eau, huile mercure, et je trouve que la différence de hauteur entre les interfaces HA et EA ( Huile-Air et Eau-Air) est de 19cm ( ce qui n'est pas cohérent car physiquement la différence de hauteur <18cm).
Je voulais donc avoir un avis éclairé.
Merci d'avance de votre réponse.
Bonjour
Peux-tu scanner le schéma et le poster ici ? Ta méthode semble correcte mais pourrais-tu présenter tes calculs histoire de vérifier ?
Tu as raison : la dénivellation est nécessairement inférieure à 18cm. Petit problème : la réponse n'est pas proposée, à moins d'une erreur de copie, au niveau de la réponse C...
La réponse C est bien " un centimètre". Je pense pas avoir d'erreur en recopiant car je n'ai eu besoin que de copier-coller
Ensuite, pour le schéma, est-ce que le niveau inférieur de l'eau ( interface Eau-mercure) est au-dessus du niveau inférieur de l'huile (interface huile-mercure) ?
Normalement, oui. Car en faisant un bilan de force d'un fluide parfait, le poids de l'huile est supérieur au poids de l'eau. Donc l'huile "s'enfonce".
La masse de 20cm d'huile est supérieure à la masse de 2cm d'eau. Le niveau du mercure est donc plus bas du côté de l'huile conformément à la figure ci-dessous.
Notation :
Interface air-eau = ea
Interface eau-mercure=em
Interface huile-mercure=hm
Interface huile-air =ha
Pxy = pression à l'interface xy ( Pea=pression à l'interface air-eau)
Le vecteur g est de sens opposé au vecteur unitaire uz mais les deux sont colinéaires. Idem pour l'altitude ( zea= altitude de l'interface eau-air)
Ainsi on P(z2)-P(z1)=-g(z2-z1) ,
z1<z2,
P(z1)= pression à l'altitude z1
P0=pression atmosphérique supposée uniforme
r=masse volumique supposée uniforme, re=masse volumique de l'Eau, rh...
Pea-Pem=-g(zea-zem) <=> P0-Pem=-0,02reg (1)
Pem-Phm=-grm(zem-zhm) (2)
Pha-Phm=-grh(zha-zhm) <=> P0-Phm=-0,2grh (3)
On cherche la différence de hauteur =zha-zea=H
Ici j'ai un système d'équations avec 3 équations et 5 inconnus ( P0, Pem, Phm, zem, zhm.) Il me manque donc 2 équations . Mais je ne trouve pas lesquelles.
Tu te compliques beaucoup la vie... Relation fondamentale de la statique des fluides appliquée entre B et la surface libre de l'huile :
Relation fondamentale de la statique des fluides appliquée entre A et la surface libre de l'eau. Je pose HHg la hauteur de mercure entre le point A et l'interface mercure-eau.
Puisque : P(A)-Patm=P(B)-Patm, en simplifiant par :
soit en exprimant les hauteurs en centimètres :
Je te laisse terminer...
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