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Niveau maths sup
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forces de pression

Posté par
litchee
28-12-08 à 15:02

Bonjour,
j'ai un petit probleme dans mon DM de physique.. je ne comprends pas la question (en faite, je ne comprends carrément pas l'enoncé du DM.. )

l'eau d'un lac est retenu par un barrage plan et vertical. la paroi du barrage en contact avec l'eau est un rectangle de hauteur h et de largeur l. La surface libre de l'eau (altitude z=0 ) est en contact avec l'atmosphère de pression P0 constante.
Données:
= 103 kg.m-3
l=100m
g=9,81 m.s-2
h=40m
P0=1,013 bar

questions:
1) déterminer P(z). tracer qualitativement le graphe correspondant.
alors, je pensais utiliser la relation fondamentale de la statique des fluides mais je ne vois pas vraiment comment. et en meme temps, si je n'utilise pas cette relation je ne vois pas vraiment comment faire..
2) Calculer la norme de la resultante des forces F des forces de pression exercées par le fluide sur la paroi verticale du barrage en contact avec l'eau.
alors déjà, je ne vois pas pourquoi la resultante.. parce que pour moi il n'y a qu'une seule force de pression qui s'exerce que le barrage par l'eau..
3) determiner la cote Za du point d'application A de la force F
et la, je ne sais pas ce qu'est la cote..

si quelqu'un pourrait m'aider ca serait vraiment gentil s'il vous plait.. parce que la, je suis perdue..

Posté par
donaldos
re : forces de pression 28-12-08 à 16:38

En effet il va te falloir utiliser la relation :

P+\rho g z = Cste.

Pour la 2) on oppose simplement la résultante totale aux pressions locales s'exerçant en chaque point de la paroi (la pression variant avec l'altitude, celle-ci n'est pas constante sur la surface du barrage). Il te suffit d'intégrer ces forces de pression locales sur tout la surface :

F=\int\limits_S P(z)\rm{d}S

La cote, c'est précisément la valeur de z_A...

Posté par
litchee
re : forces de pression 28-12-08 à 17:21

d'accord ! et donc, pour integrer il faut utiliser le P(z) trouvé avant. mais je vois pas trop comment.. parce que P(z) dépend donc de z alors que l'intégrale dépend de S.. ca donnerait:

F= P(z)SdS ca ne me parait logique, j'dois me tromper quelque part non ?

et merci

Posté par
donaldos
re : forces de pression 28-12-08 à 17:58

Il s'agit d'une intégrale double faisant intervenir deux variables puisqu'ici:

\rm{d}S=\rm{d}y\rm{d}z

(en appelant par exemple y la variable associée à la direction selon  laquelle est mesurée la largeur du barrage).

Posté par
litchee
re : forces de pression 28-12-08 à 18:16

okay ! merci !

Posté par
Nany09
re : forces de pression 28-12-08 à 19:40

Laetitia??

Posté par
Nany09
re : forces de pression 31-12-08 à 12:16

Coucou. Moi aussi je dois faire ce devoir et voila je comprends pas trop. Alors c'est peut-être moi qui ai faux mais je trouve

P(z)=-gh+Po

Du coup pour integrer je trouve

            F= (-gh+Po)dS

Et la je vois pas comment intégrer parce que pour moi ,g,dS et Po sont constants.
Est-ce que quelqu'un peut m'aider?

Posté par
donaldos
re : forces de pression 31-12-08 à 13:10

Revois ton expression de la pression, elle dépend nécessairement de z...

Posté par
litchee
re : forces de pression 31-12-08 à 15:26

dis, tu serais pas en BCPST 1a au lycée Lakanal par hasard ? parce que on a le meme dm de physique et le meme dm de maths ^^
bref, donc l'expression c'est bien: P(z)=gz + P0

ensuite pour integrer, déjà c'est une double intégrale. et tu intègre par rapport a S. enfin je crois hein xD

Posté par
Nany09
re : forces de pression 31-12-08 à 15:44

si je suis dans ta classe. N'empeche que j'arrive pas à intégrer cette expression!!Pourquoi ce serait par rapport à dS????

Posté par
litchee
re : forces de pression 31-12-08 à 16:15

j'avais pas vu ton message:

Citation :
Laetitia ??
donc je reponds, oui ^^' (ou plutot BiBo =P )

la relation de départ de la statique des fluides qu'on a c'est dP(z)= -gdz
donc on prends le point le plus haut - le plus bas.
ce qui nous donne: P0-P(z)= -gdz (dz=h ici)
donc au final on a bien P(z)=gh+P0

apres, pour intégrer j'ai pas encore tout tout compris.. je sais juste qu'il faut integrer par rapport a S et que c'est une double intégrale.

Posté par
Nany09
re : forces de pression 31-12-08 à 16:25

Ba wè g trouvé ça aussi mais il faut intégrer par rapport à dS parce que c'est comme ça???

Posté par
litchee
re : forces de pression 31-12-08 à 16:30

euh.. oui ? c'est ce qu'on a fait dans le cours aussi..

mais en faite, si on integre par rapport a dS c'est parce que pour avoir la resultante des forces on fait une integrale (donc l'equivalent a une somme) sur une surface donc par rapport a S.

Posté par
Nany09
re : forces de pression 31-12-08 à 17:18

ok mé mintenan fo y arrivé

Posté par
litchee
re : forces de pression 31-12-08 à 17:45

oui..

Posté par
donaldos
re : forces de pression 31-12-08 à 21:47

\begin{align}F&=\int\limits_{-h}^0\int\limits_0^l P(z) \rm{d}z\rm{d}x\\ &=\int\limits_{-h}^0 P(z) \rm{d}z \int\limits_0^l \rm{d}x \\ &=l\int\limits_{-h}^0 P(z) \rm{d}z \end{align}

A finir, il ne reste qu'une intégrale simple...



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