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Chute verticale dans un liquide visqueux
Bonjour ! Je suis en 1ère S et j'ai un DM de physique qui me donne du fil à retordre .. j'ai réussi les trois premières questions mais je suis bloquée à la quatrième... Si vous pourriez m'éclairer sur la démarche a suivre je vous en serais reconnaissante !
Énoncé :
Une bille de 1.0g est lâchée dans une éprouvette remplie de glycérol. On pose une règle graduée a côté et on fait un enregistrement de la vitesse en fonction du temps
3_ calculer l'énergie cinétique pour les instants t=0ms, 50ms, 100ms, 150ms, 200ms, 250ms et 300ms.
J'ai trouvé Ec0 = 0J ; Ec50 = 1,12e-5 J;
Ec100 = 4,5e-5 J; Ec150 = 8e-5 J ;
Ec200 = 1,2e-4 J; Ec250 = 1,5e-4 J ;
Ec300 = 1,8e-4 J
4_ le tableau suivant nous donne l'altitude z en fonction du temps t
z | 30 | 22 | 17 | 13 | 9.5 | 7 | 5
t | 0 | 50 | 100| 150| 200 | 250 | 300
5_ calculer la masse de la bille en kg
6_ calculer l'énergie potentielle de pesanteur poir chaque valeurs
Formule: Epp=m×g×z
Avec g = 9,81
Voilà donc je ne comprend pas comment faire pour la question 4 merci a l'avance poir votre aide
Bonjour.
je ne comprend pas comment faire pour la question 4
Postez un énoncé complet.
Avec g = 9,81 m.s-2
À plus.
Bonjour
Et bien non justement l'énoncé est complet je pense qu'il faut utiliser le tableau pour répondre à la question 5 mais je n'en suis pas sûr...
Et c'est g = 9.81 N/kg c'est la constante de pesanteur
Merci de votre réponse 
Il n'y a donc pas de question 4, bizarre...
Quand à la question 5, la masse de la bille est donnée (m = 1,0 g), l'exprimer en kg est à la portée d'un élève de terminale.
Le calcul de l'énergie potentielle de pesanteur est lui aussi évident, la formule est donnée, les altitudes aussi (pseudo-question 4) ; qu'est ce qui peut bien vous arrêter ?
En fait je me demande si il ne faut pas calculer la masse en fonction des données du tableau ... je me trompe peut être ?
Je pensais au début qu'il fallait utiliser les valeurs du tableau pour trouver la vitesse avec v=d/t et ensuite trouver la masse grâce à la formule de l'énergie cinétique mais je reste toujours bloquée à cette étape là..
Merci de m'aider ou de m'indiquer la démarche a suivre
Je pensais au début qu'il fallait utiliser les valeurs du tableau pour trouver la vitesse avec v=d/t et ensuite trouver la masse grâce à la formule de l'énergie cinétique
on fait un enregistrement de la vitesse en fonction du temps
Quant à la relation v = d/t, elle n'est utilisable que si le mouvement est uniforme pendant la durée t.
Postez donc un énoncé COMPLET.
Mais mon énoncé EST complet les deux premières questions traitent d'un dessin a faire de la situation.
Et bien je vais simplement convertir la masse en kg alors.
Merci pour votre aide
Et bien je vais simplement convertir la masse en kg alors.
C'est assez étrange tout ça.
Oui c'est étrange c'est pour cela que j'ai du mal ...
J'ai donc fait comme vous me l'avez conseillé et j'ai ensuite tracé la courbe d'énergie cinétique, d'énergie potentielle de pesanteur, et mécanique. On me demande ensuite de conclure mais que puis-je dire la dessus ?
Merci de votre aide
Il faut que vous revoyez la position de certains points des courbes ; comme Em = Ec + Ep avec Ec ≥ 0, ainsi que Ep dans cet exercice, la courbe Em (t) ne peut jamais être en dessous de l'une ou l'autre des deux autres courbes.
En fait, il me semble qu'il y a un problème au niveau de la graduation de l'axe des énergies ; 1 cm représente 1,7 mJ pour les faibles valeurs des énergies puis 2 mJ pour les valeurs plus importantes (et il y a aussi d'autres anomalies).
Tracé à revoir donc.
Pour ce qui est des commentaires à faire sur l'allure des courbes, pensez ce qui se passerait lors d'une chute en l'absence de frottement.
Il y a comme un soucis, donne l'énoncé complet ... sans en changer un seul mot.
(Y compris ce qui concerne les 3 premières questions).
Une bille de 1 g descendant dans du glycerol (à température "normale") ne peut pas atteindre les énergies cinétiques que tu as calculées.
L'ordre de grandeur de la vitesse milite atteinte pour une bille en acier (par exemple) de 1 g qui descend dans du glycerol (aux alentours de 20 °C) est de 0,115 m/s
Donc Ec max = 1/2 * 10^-3 * 0,115² = 6,6.10^-6 J (ordre de grandeur évidemment)
Les Ec que tu trouves sont tout à fait "anormales".
De 2 choses l'une :
- Tu t'es planté dans tes calculs
ou
- L'énoncé donne des vitesses absurdes pour le cas de l'exercice, ou d'autres données sont erronées.
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Quant à la question 4 ... elle n'est pas formulée, on ne peut donc pas y répondre.
On peut aussi remarquer que dans le tableau de la question 4, l'unité des altitudes z n'est pas indiquée.
S'il s'agit de cm, alors, ces données ne collent de nouveau pas du tout avec une bille de 1 g dans du glycerol ...
Une bille de 1 g descendant dans du glycerol (à température "normale") ne peut pas atteindre les énergies cinétiques que tu as calculées
Et bien j'ai simplement fait avec les données que l'on ma donné puisque vous vous doutez bien que nous n'apprennons pas en classe de 1ère le nombre de mètres par seconde que parcours une bille dans du glycérol.
(soit 0mm/s a t0ms, 150mm/s a t50ms, 300mm/s a t100ms, 400mm/s a t150ms, 500mm/s a t200ms, 550mm/s a t250ms et 600mm/s a t300ms)
En fait, il me semble qu'il y a un problème au niveau de la graduation de l'axe des énergies ; 1 cm représente 1,7 mJ pour les faibles valeurs des énergies puis 2 mJ pour les valeurs plus importantes (et il y a aussi d'autres anomalies).
Tracé à revoir donc.
J'ai pourtant fait et vérifié mes graduations a la calculatrice. Sur mon axe des énergies si je réajuste mes arrondis en remplaçant:
1.3e-3 par 1,4e-3
1,8e-3 par 1.9e-3
2,3e-3 par 2.4e-3
2,5e-3 par 2.6e-3
2,8e-3 par 2,9e-3
Est ce que cela conviendrait mieux ?
Il faut que vous revoyez la position de certains points des courbes ; comme Em = Ec + Ep avec Ec ≥ 0, ainsi que Ep dans cet exercice, la courbe Em (t) ne peut jamais être en dessous de l'une ou l'autre des deux autres courbes.
J'ai ici effectivement fait des erreurs de tracé en me trompant de ligne merci de le lavoir fait remarquer.
Pour mon commentaire je peut donc dire que en l'absence de frottement la vitesse ne diminue pas et donc que les énergies se conservent ? Dans ce cas si il y a conservation de l'énergie les courbes serait horizontales cest bien cela ?
Merci de votre aide
Juste pour info.
Calcul un peu plus sérieux :
bille en acier : Rho = 7850 kg/m³
Rho glycerol = 1260 kg/m³
m : Masse de la bille (en kg)
R : rayon de la bille (en m)
Poids de la bille = m * g (vertical vers le haut)
Poussée d'Archimède du glycerol sur la bille : m * g * Rho(glycerol)/Rho(acier) = 0,16 * m.g (vertical vers le haut)
Résultante des 2 forces ci-dessus : F = m * g * (1 - 0,16) = 0,84 m*g
Force de frottement (loi de stokes) : |f| = 6*pi*µ*R*v (avec µ le viscosité dynamique du glycerol, on a µ = 1,49 Pa.s pour le glycerol à température ambiante (vers 20°C))
|f| = 6*pi*µ*R*v = 6*pi*1,49*R*v = 28 * R * v
Or m = 4/3*Pi*R³ * Rho(acier) = 32882 * R³
R = 0,0312 * m^(1/3)
La vitesse limite est atteinte si |f| = |F| -->
0,84 m*g = 28 * 0,0312 * m^(1/3) * vlim
0,84 m^(2/3) * 9,81 = 28 * 0,0312 * vlim
Vlim = 9,43 * m^(2/3)
Ici, m = 10^-3 kg --> Vlim = 0,0943 m/s (94,3 mm/s)
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Ici, sur ce mlien : http://www.chimix.com/bac/chute.htm on a un exercice avec R = 6 mm (bille en acier dans du glycerol) --> m = 4/3 * Pi * 0,006³ * 7850 = 0,0071 kg
qui donnerait avec mes calculs = v lim = 9,43 * (0,0071)^(2/3) = 0,348 m/s
... Ce qui correspond bien au résultat trouvé sur le lien. (ce qui va bien dans le sens que j'ai annoncé)
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Les données de vitesse de l'énoncé sont archi tirées par les cheveux.
Plus rien ne m'étonne.
Excusez moi mais je vous ai bien précisé que je suis en première je ne sais donc en théorie pas ce qu'est la poussée d'Archimede ou la loi de stokes et ces données sont peut être tirées par les cheveux mais ça n'a absolument aucunes importances puisque nous travaillons sur l'énergie mécanique et non sur le glycérol. Je dois de toute façon me servir des données que l'ont me donne ce qui me paraît évident je pense.
Mon professeur à peut être inventé ces données comme elle l'a fait souvent pour des exercices oraux mais la question n'est pas là cela aurait très bien pu être du shampoing ou autre chose cela n'aurait rien changé au faite qu'il faille suivre les données de l'exercice.
Merci d'avoir essayé de m'aider.
Je ne critique pas le fait qu'un élève de 1ere ne puisse pas voir les erreurs flagrante de l'énoncé, néanmoins, laisser passer de telles inepties sans au moins les relever n'aidera pas les élèves à avoir de bons ressentis et rien que cela me mets en boule.
Et bien sûr que les données foireuses ont de l'importance.
Il n'y a rien de cohérent dans cet exercice.
Même si on oublie le mot glycerol et qu'on le remplace par une autre "matière" pour permettre le bon ordre de grandeur dans les vitesses indiquées, tout reste quand même incohérent
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Si on considère (à tort) le tableau des vitesses bon.
On peut approcher d max par l'intégrale approchée par excès de v dt
d max < (0,15 + 0,3 + 0,4 + 0,5 + 0,55 + 0,6) * 50.10^-3 = 0,125 m (12,5 cm)
On peut approcher d min par l'intégrale approchée par défaut de v dt
d min > (0 + 0,15 + 0,3 + 0,4 + 0,5 + 0,55) * 50.10^-3 = 0,095 m (19,5 cm)
Et donc 9,5 < d total < 12,5 (en cm)
Et du tableau des altitudes on trouve d = 30 - 5 = 25 cm
Donc le tableau des vitesses et tableau des altitudes sont incompatibles (et pas qu'un peu)
Va alors, avec cela : vitesses fausses et en plus tableau des vitesses et tableau des altitudes incompatibles, calculer des énergies mécaniques "sensées".
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Tout cela est à mettre sur le dos de celui qui a pondu l'énoncé et qui ne mîtrise absolument pas son sujet.
Mais cela mis à part, la conclusion , soit :
je peut donc dire que en l'absence de frottement la vitesse ne diminue pas et donc que les énergies se conservent ? Dans ce cas si il y a conservation de l'énergie les courbes serait horizontales cest bien cela ?
Tu as aussi intérêt à bien y reréfléchir, ce n'est pas correct écrit ainsi.
Sauf distraction (rien relu)
@ J-P. Les valeurs des vitesses sont effectivement trop élevées s'il s'agit d'une chute dans du glycérol pur, peut-être s'agit-il d'un mélange eau + glycérol ?
@Yoyo71
Pour mon commentaire je peux donc dire que en l'absence de frottement la vitesse ne diminue pas
Lorsqu'un objet tombe dans un fluide, sa vitesse augmente jusqu'à atteindre une valeur limite (que J-P a calculée).
...et donc que les énergies se conservent ? Dans ce cas si il y a conservation de l'énergie les courbes seraient horizontales c'est bien cela ?
En l'absence de frottement...
-la vitesse augmenterait proportionnellement au temps
-l'énergie mécanique se conserverait
-la diminution de l'énergie potentielle de pesanteur serait compensée par l'augmentation de l'énergie cinétique
En ce qui concerne les courbes d'évolution des énergies au cours du temps, on obtient quelque chose comme cela (cf schéma ci-dessous).
Salut picard,
Oui, les vitesses sont trop élevées ... mais si c'était la seule incohérence ne serait pas encore trop grave.
Il semble bien aussi que le tableau des vitesses est incompatible avec celui des distances parcourues.
Il semble bien aussi que le tableau des vitesses est incompatible avec celui des distances parcourues.
On rencontre de plus en plus souvent ce genre d'énoncés bancals, c'est bien inquiétant tout ça.
Je comprend bien que ces valeurs ne soit pas justes mais cela ne change rien au fait que je suis tenue de respecter les valeurs de mon énoncé et rien d'autre.
En ce qui concerne les courbes d'évolution des énergies au cours du temps, on obtient quelque chose comme cela (cf schéma ci-dessous).
J'ai refait mes courbes et je trouve la même chose (c'était simplement une erreurs du au fait que j'avais décalé mon point d'un cm en dessous)
Ici non plus elle ne diminue pas !
Lorsqu'un objet tombe dans un fluide, sa vitesse augmente jusqu'à atteindre une valeur limite (que J-P a calculée). En l'absence de frottement...
-la vitesse augmenterait proportionnellement au temps
-l'énergie mécanique se conserverait
-la diminution de l'énergie potentielle de pesanteur serait compensée par l'augmentation de l'énergie cinétique
Je pense avoir compris le principe merci beaucoup, mais est ce que je dois bien parler de "en l'absence de frottement"? Mon énoncé ne précise rien la dessus je n'aimerais pas être à côté de la plaque ...
est ce que je dois bien parler de "en l'absence de frottement"?
Merci beaucoup ! Après cela il me semble avoir terminé et je vous suis très reconnaissante de m'avoir accordé votre temps !
Merci pour votre aide
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