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Niveau seconde
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Effet de la pression atmosphérique

Posté par
mathchim
09-08-17 à 10:46

Bonjour

Une bouteille en plastique ne contient initialement que de l'air .Elle est reliée à une pompe qui évacue l'air.
La bouteille commence a s'effondrer sur elle-même dès que la pression à l'intérieur de la bouteille p_{int}
vaut 10 % de moins que la pression extérieure, égale à 1,013.10^{5}Pa

a ) Calculer la pression p_{int} à l'intérieur de la bouteille quand commence l'effondrement

p_{int }= 1,013.10^{5} * \frac{1}{10}= 1,013* \frac{10^{5}*10^{-1}}{10^{1}*10^{-1}}= 1,013*10^{4}pa

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 11:07

Bonjour,

Tu as calculé la baisse de pression nécessaire à l'intérieur de la bouteille pour qu'elle commence à s'effondrer, soit 10% de la pression extérieure.
C'est exact mais si tu relis attentivement la question tu verras que ce n'est pas ce qu'on te demande.

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 12:05

Bonjour odbugt1

tout d'abord merci beaucoup pour m'avoir répondu aussi vite

quand j'ai

1,013.10^{5}Pa

c'est bien  10130 Pa

Posté par
sanantonio312
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 12:10

Bonjour,
Non, pas tout à fait. La virgule doit être déplacée de 5 places vers la droite.

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 13:09

Bonjour Sanantonio

donc quand j'ai 1,013.10^{5}Pa

je recule la virgule de 3

pour avoir 1013 .10^{2}Pa

puis j'ajoute deux zéros

ce qui donne101 300Pa

Posté par
sanantonio312
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 13:26

Oui. C'est ça.
Une autre manière de le dire, c'est:
1,103.105=1,0130000.105 et je recule la virgule de 5 -->101300,00 = 101300

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 14:52

Ok
je reviens à l'exercice :
La bouteille commence à s'effondrer sur elle-même dès que la pression p_{int}  à l'intérieur de la bouteille  10% de moins que  la pression extérieure p_{ext}

et la question est :
Calculer la pression p_{int} à l'intérieur de la bouteille quand commence l'effondrement

j'ai trouvé 1,013* \frac{10^{5}}{10^{1}} = 1,013.10^{4}Pa
et ogbut me dit que j'ai calculé la pression nécessaire pour que la bouteille commence à s'effondrer

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 15:03

Citation :
ogbut me dit que j'ai calculé la pression nécessaire pour que la bouteille commence à s'effondrer


Non.
Je t'ai dit que tu avais calculé la baisse de pression nécessaire pour que la bouteille commence à s'effondrer.

Initialement la pression dans la bouteille était la même qu'à l'extérieur soit 1,013.105Pa
Quand on baisse sa pression de 10% donc quand on baisse sa pression de 1,013.104Pa elle commence à s'effondrer.
On te demande la pression Pint dans la bouteille quand elle commence à s'effondrer.

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 15:13

je fait diffiçilement la différence entre :


- le calcul de la baisse de pression nécessaire pour que ....

- et la question posée qui est : Calculer la pression p_{int}à l'intérieur de la bouteille quand elle commence à  s'effondrer

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 15:15

si je vide une bouteille d'eau, elle va contenir de l'air
on peut dire que la pression dans la bouteille est la meme qu'à l'extérieur
--> ça c'est OK

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 15:16

ensuite la bouteille se déforme parce que la pression diminue à l'intérieur

il faut bien calculer 1,013*10^{5 }*\frac{1}{10}

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 16:37

Qu'est ce que l'eau vient faire ici ?
Tu as une bouteille refermant de l'air à la pression de 1,013.105 Pa
A l'aide d'une pompe, tu diminues cette pression de 10% donc tu diminues la pression de 1,013.104 Pa
Quelle est alors la nouvelle pression dans la bouteille ?

Si tu n'y parviens pas aide toi avec cette comparaison :
Dans un bocal tu as 1000 g de riz
Tu retires 10% (en masse) de ce riz
Quelle est la nouvelle masse de riz dans le bocal ?

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 16:47

la masse dans le bocal est m_{initial} = 1000g

je calcul 10 % de cette masse soit m_{2} =1000 * 0,1 = 100g

comme je retire cette masse
la nouvelle masse est m_{initial} - m_{2}  = 1000 - 100 = 900 g

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 09-08-17 à 17:04

Exactement !
Et tu aurais pu aller directement au résultat en disant que si tu retires 10% du riz il va en rester 90% soit une masse de 90% de 1000g donc 900g.

Et bien il se passe la même chose pour les pressions dans la bouteille que pour les masses de riz

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 11:50

Bonjour odbugt

et merci beaucoup pour ton aide

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 12:01

je récapitule la réponse pour la question 1 )

----------------------------
calcul de la baisse de 10%

soit  p_{ext}  =1,013.10^{5} Pa * 0,10 = 1,013.10^{4}

------------------------------------
calcul de la nouvelle pression à l'intérieur de la bouteille

p_{int} = p_{ext} - 1,013.10^{4} Pa

soit p_{int} =1,013.10^{5 } - 1,013.10^{4} = 911700 Pa

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 12:05

J'ai diminué la pression  de 10 %
donc je peux dire que j'ai  diminué de \frac{1}{10}

c'est à dire que le volume d'air représente \frac{1}{9} de la pression atmosphérique

et faire le calcul plus direct p_{int } = p_{ext } * \frac{1}{9}

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 12:42

je passe aux questions suivantes :

b ) 1) Dans ces conditions,  quelle force pressante s'exerce sur une aire s = 1,00   cm^{2}due à p_{int} ?

2 ) Quelle force pressante s'exerce sur une aire s =1,00 cm^{2} due à p_{int} ?

La force pressante est définie à partir de  la force pressante que le liquide ou le gaz exerce sur les parois du récipient par :

P = \frac{F}{s}


S est la surface de ces parois et S est en mètre carré m^{2}

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 12:46

P est connue, c'est 911700 Pa

et la surface est donnée dans l'énoncé par S =1,00cm^{2}

il ya une conversion à  faire puisque l'aire est donnée en cm^{2}

soit S = 1,00 * 10^{2} m^{2}

----------------------------------

P = \frac{F}{S} \Leftrightarrow 911700 = \frac{F}{1,00.10^{2}}

Posté par
krinn Correcteur
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 12:58

Bonjour
2 remarques

X - (X/10) = 9x/10 et non pas X/9

1 cm = 0,01 m
1 cm2 = 0,012 m2 = 10-4 m2

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 13:20

Bonjour Krinn

Quand je diminue la pression de 10% , je peux dire que je diminue de \frac{1}{10} dixième

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 13:24

la pression intérieure représente \frac{1}{9}ième de 1,013.10^{5} Pa

Posté par
krinn Correcteur
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 13:39

Non
Pint = 0,9 Pext.

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 13:46

quand je multiple 10130000 Pa par \frac{1}{10}dizième

j'obtiens 1013000 Pa

ensuite je fait 10130000 - 1013000 = 911700 Pa

---------------------------------

quand je multiplie 10130000 Pa par \frac{1}{9}

j'obtiens 112555,555

Posté par
krinn Correcteur
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 13:56

Oui c'est bien ce que je dis

1/9 est différent de 0,9

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 13:57

j'ai mis trop de zéros

si je multiplie 1,013.10^{5}Pa par \frac{1}{10}

j'obtiens 1,013.10^{4} Pa

puis je calcule p_{int} = 1,013.10^{5} - 1,013.10^{4} = 91170 Pa

---------------------------

si je multiplie 1,013.10^{5} Pa  par \frac{1}{9}

j'obtiens 112555,555

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:00

si je divise 1 par 9 j'obtiens 0,111

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:04

quand je veux 10 % de qq chose ---> JE DIVISE par \frac{1}{10} dizième

quand je veux 90 % de qq chose ----> je DIVISE par \frac{1}{90}

Posté par
krinn Correcteur
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:08

Tant que tu ne comprendras pas que 1 - 0,1 = 0,9 et non pas 1/9 on n' y arrivera pas

Pint = 0,9 Pext = 0,9 x 1o1300 = 911700 Pa

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:15

Deux méthodes équivalentes :

Pression initiale dans la bouteille : 1,013 . 105Pa
Baisse de pression de 10% = 1,013 . 105 * (10/100) = 1,013 . 104 Pa
Nouvelle pression = 1,013 . 105 - 1,013 . 104 =9,117 . 104 Pa

Ou bien calcul direct :
Si la pression diminue de 10%, il va rester 90% de la pression initiale :
Nouvelle pression : =1,013 . 105 *(90/100) = 9,117 . 104 Pa

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:24

Citation :
quand je veux 10 % de qq chose ---> JE DIVISE par \frac{1}{10} dizième

quand je veux 90 % de qq chose ----> je DIVISE par \frac{1}{90}


Non, Mathchim
Quand tu veux 10% de quelque chose tu multiplies ce quelque chose par 10 et tu le divise ensuite par cent ce qui revient à MULTIPLIER ce quelque chose par (1/10) ou bien à le diviser par 10

Et si tu veux 90% de quelque chose tu multiplies ce quelque chose par 90 et tu le  divise ensuite par cent ce qui revient à MULTIPLIER ce quelque chose par (9/10)

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:34

Ok
merci Otbug

\frac{10}{100}\Leftrightarrow \frac{1}{10}


et \frac{90}{100}\Leftrightarrow \frac{9}{10}

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:36

et \frac{9}{10} =\frac{9 * 10^{-1}}{10* 10^{-1}} = 9*10^{-1} = 0,9

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 14:47

Oui,
C'est ce que Krinn a essayé de te faire comprendre en te disant que 90% est égal à 0,9 et n'est pas égal à (1/9) dans son message du 11/08 à 14h08.
En revanche, il a fait une erreur de calcul dans ce même message car :
0,9 * 101300 n'est pas égal à 911700 mais à 91170 que je préfère écrire sous sa forme scientifique soit 9,117 . 104 Pa

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 15:12

Ok , super

Peux tu m'aider pour les questions suivantes :

b ) Dans ces conditions,
Quelle force pressante s'exerce sur l'aire S = 1,00  cm^{2} due à p_{ext} ?

et

quelle force pressante s'exerce sur l'aire S= 1,00 cm^{2} due à p_{int} ?

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 15:20

les parois d'un récipient contenant un gaz sont soumises à deux forces :
- l'une orientée vers l'extérieur
- l'autre orientée vers l'extérieur

Pour le calcul de la force pressante exercée sur l'aire s = 1,00  cm^{2} due à p_{ext}
il s'agit de la pression atmosphérique

P = \frac{F}{S}\Leftrightarrow 1,013.10^{5}=\frac{F}{1,00*10^{-2}}

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 15:24

Il suffit d'appliquer la relation que tu as écrite dans ton message du 11.08 à 12h42 :

P = F/S

Tu connais maintenant Pext et P int
L'énoncé te donne l'aire S
Il te reste donc à calculer la valeur de la force F1 exercée par la pression extérieure sur cette aire et la valeur de la force F2 exercée par la pression intérieure sur cette même aire.
Attention aux unités. Pour obtenir les valeurs des forces en Newton, les pressions doivent être en Pascal et les aires en m²

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 15:27

Pour le calcul de la force pressante exercée sur la meme aire mais par p_{int}

j'ai pris la valeur de p_{int}

P = \frac{F}{S}\Leftrightarrow 9,2.10^{4}=\frac{F}{1,00*10^{-2}}

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 15:53

OK pour la valeur de Pint = 9,2.104 Pa
Mais mauvaise conversion pour l'aire de 1cm²
Krinn te l'a déjà expliqué.
1 cm est un centième de mètre ce qui en langage mathématique s'écrit :
1cm = 1 . 10-2 m
En élevant cette égalité au carré on obtient :
(1cm)² = (1 . 10-2m)²
Soit : 1cm² =  1 . 10-4

Et puis ton calcul était posé, mais pas terminé.
Il sera terminé quand tu auras donné la valeur demandée (celle de F) assortie de son unité.

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 16:07

je reprends le calcul de p_{int}

je connais la valeur de p_{int} = 9,2.10^{4} Pa

et la valeur de S qui est 1.10^{-4}m^{2}

La pression est définie  à partir de la force pressante que le gaz exerce sur les parois du récipient par la relation :

P = \frac{F}{S}\Leftrightarrow 9,2.10^{-4} = \frac{F}{1.10^{-4}}

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 16:13

on me demande de calculer une force, l'unité sera en Newton

il faut  l'égalité Newton = Newton

si je pars de F = \frac{P}{S} en connaissant l'unité de S qui est en cm^{2}
et en connaissant l'unité de P qui est en Pa

c'est à dire P ( Pa) = \frac{F (Newton)}{S (m^{2})}

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 11-08-17 à 16:40

Oui, mais c'est F qui est cherché
donc

F (Newton) =  ?

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 10:10

Bonjour Odbugt 1

---> je pars de la relation P =\frac{F}{S}
S en mètre carré ( m^{2} )

en écrivant avec  les unités, cela donne :

P = \frac{N}{m^{2}} = N . m^{-2}

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 10:11

et pour avoir une force qui s'exprime en Newton,  il faut que je multiplie des N . m^{-2} par des m^{2}

j'ai alors l'égalité N = N.m^{-2}*m^{2}

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 10:19


pour la force pressante due à p_{ext}

F_{1}=1,013.10^{5}*1.10^{-4} = 1,013 . 10^{5-4} = 1,10^{1}N

---------------------------------

pour l'autre force due à p_{int}

on avait trouvé p_{int} = 9,02.10^{4} Pa

j'utilise la relation F = S * P

ce qui donne  : F_{2} = 1.10^{-4} * 9,02.10^{4} =9,02 N

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 11:46

Oui, c'est exact.
Chaque cm² de la bouteille est donc soumis à une force extérieure de 10N environ et une force intérieure de 9,0 N environ.
L'effondrement de la bouteille est lié à cette différence de 1,0N/cm²

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 11:58

il y a encore cette question :

Quelle masse mposée sur 1,00cm^{2} exercerait la meme force ?

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 12:22

mathchim @ 14-08-2017 à 11:58

il y a encore cette question :

Quelle masse mposée sur 1,00cm^{2} exercerait la meme force ?
Cela dépend s'il s'agit de la force intérieure (9,0N) ou de la force extérieure (10N)



Cette masse m doit avoir un poids P égal soit à 9,0N, soit à 10N selon que la question porte sur la force intérieure ou sur la force extérieure.
Il te faut donc calculer une masse en connaissant le poids qui lui correspond. Ce n'est pas très compliqué !

Posté par
mathchim
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 12:58

il faut utiliser la relation P = m * g  ??

Posté par
odbugt1
re : Effet de la pression atmosphérique 14-08-17 à 13:04

C'est ça !

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