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la machine de marly
Bonjour tout le monde,
j'ai un devoir de physique pour lundi,
j'ai réussi la premiere partie, mais je bloque la deuxieme partie sur la machine de marly...
Est-ce que quelqu'un pourrait m'aider au moins pour le debut ??
Merci d'avance
1. La montée des eaux:
1.1: Donner l'expression de l'énergie potentielle de pesanteur d'un système de masse m et situé à une altitude z, par rapport à un niveau de référence z=0 où Epp(0)=0J.
1.2: Le système que l'on considère est constitué d'un volume V = 5000 m3 d'eau. Calculer l'énergie potentielle de pesanteur de ce système lorsqu'il est monté au niveau de l'aqueduc de Marly (point A).
NB: = 1,00 kg/L. g = 9,81 N/kg.
1.3: Indiquer quelles ont été les différentes formes que l'énergie a prises du passage de B à A.
1.4: On considère dans cette question qu'il n'y a aucune perte d'énergie par frottement, et que l'énergie d'une masse M d'eau tombant du barrage est par la suite intégralement utilisée pour la montée des V = 5000 m3 d'eau.
a- Calculer l'énergie mécanique de la masse M d'eau du barrage au cours de sa chute.
b- En déduire le volume total d'eau Vbarrage qu'il faut lâcher du barrage de la Seine pour monter quotidiennement le volume V=5000m3 en haut de l'aqueduc.
1.5: Calculer la puissance développée par UNE roue de la machine de Marly dans ces conditions de fonctionnement. Pour ceux qui n'ont pas réussi les questions précédentes: On considérera que l'énergie totale convertie par la machine de Marly en 24 heures est E = 8.109J.
2. La descente des eaux:
On considère ici le passage de l'eau des réservoirs(R) au Château de Versailles (C), ainsi que le point (F) sommet du jet d'eau (la vitesse de l'eau est nulle au sommet).
2.1: On considère qu'il n'y a pas de perte d'énergie mécanique lors du parcours de R à C, et que l'eau a une vitesse nulle en R. En raisonnant sur une masse de m=1kg d'eau:
a- Ecrire l'expression littérale de l'énergie mécanique.
b- En tenant compte des hypothèses et des informations du texte, calculer la vitesse de cette masse d'eau lorsqu'elle arrive en C.
c- Sans calcul: quelle devrait être la hauteur atteinte par la fontaine ?
2.2: En réalité il y a des pertes d'énergies dans les conduites, que l'on symbolise par un force F, opposée au mouvement de la masse m d'eau, et de valeur constante notée f.
a- Enoncer le théorème de l'énergie cinétique.
b- Faire un bilan des forces qui s'exercent sur la masse m =1,0 kg d'eau, et préciser lesquelles travaillent lors du déplacement de R à C.
c- Développer alors l'expression issue du théorème de l'énergie cinétique en fonction des vitesses, des altitudes, des distances et de f, puis calculer la valeur de f sachant que la vitesse au point C est de VC = 24 m/s.
2.3: Quel terme désigne l'échange d'énergie entre le système et l'extérieur lors des frottements? Peut-on dire que l'énergie à disparu ? Commentez.
bonsoir,
1.1: il faut lire ton cours, tu y trouveras la formule cherchée
1.2: application numérique de la formule
1.3: il manque des éléments (schéma de principe de la machine, position des points A et B)
Donc pour la 1, ça donne Epp=mgz
2) donc ici, 5000 m3=500 tonnes (c'est bien ça ?)
d'où Epp=500 * 9,81 * 165
et voici les elements manquant sont en piece jointe
** image de l'énoncé scanné effacée **
Edit Coll 
bonjour,
1.1 exact
1.2 dans les formules physiques, il faut utiliser impérativement les unités du système international (USI)
(donc ici, le kg pour une masse)
la masse volumique de l'eau est: 1 kg/l
donc il faut exprimer 5000 m3 en litre et en déduire la masse cherchée (en kg)
autre chose: une quantité physique a une unité qu'il faut préciser car sinon cela n'a pas de sens!
par ex. écrire m = 80 n'a pas de sens en physique; est-ce que sont des kg, des grammes, des mg... ?
tu dois écrire: m = 80 kg ou m = 80 g ou m = 80 mg par ex.
1.3 je crois que tu n'as pas le droit de copier directement l'énoncé, essaie de refaire le schéma avec Paint.NET (ou autre), ça devrait suffire.
2) 1m3 = 1000 litres 1 litre = 1kg
donc 5000 m3 = 5 000 000 litres, donc 5000 m3 = 5 000 000 kg
c'est ca ou pas ?
mais il y a quelque chose que je ne comprends pas : dans les données, on me donne p(eau)=1,00 kg/L, a quoi cela sert ? :/
J'ai fait le calcul est je trouve :
Epp = 8 093 250 000 J.
combien de chiffres significatifs dois-je mettre ?
les constantes physiques sont données avec 3 chiffres significatifs mais le volume V = 5000 m3 en contient 4 a priori (?)
je prendrais 4 chiffres:
donc Epp = 8.093 109 J = 8093 MJ
d'accord !
ensuite pour le 3, je n'ai pas trop vu ca en classe, enfin je ne trouves rien dessus dans mon cours...
Mais je crois qu'il existe
l'énergie mécanique
l'énergie électrique
l'énergie thermique
et l'énergie chimique
mais je ne saurais vraiment pas dire lesquelles sont entre A et B...
c'est une question difficile pour des élèves de 1ère.
on fait chuter de l'eau d'une hauteur de 2m à partir de B.
Au départ, en haut du barrage, l'eau est quasi immobile, puis elle chute; tu as dû apprendre que lors d'une telle chute l'énergie potentielle de l'eau diminue et que l'énergie .... de l'eau augmente (l'eau prend de la vitesse).
(et si on néglige les frottements l'énergie mécanique de l'eau se conserve durant la chute).
donc dans un premier temps, l'énergie potentielle de l'eau se transforme en énergie .... ? (durant la chute).
lors d'une telle chute, l'énergie CINETIQUE de l'eau augmente,
mais je ne vois pas en quoi l'énergie potentielle de l'eau se transforme...
dans un tel mouvement, le système (l'eau) perd de l'énergie potentielle (puisqu'il perd de l'altitude), et gagne de l'énergie cinétique (car il prend de la vitesse)
on dit que l'energie potentielle (ou plutôt une partie de l'énergie potentielle) se transforme en énergie cinétique.
donc l'eau lâchée du barrage acquiert de l'energie cinétique lors de sa chute et cette énergie est communiquée aux roues de la machine (le courant d'eau actionne les roues). La machine (une merveille pour l'époque!) transforme la rotation des roues en mouvement de pompage ce qui fait que de l'eau est remontée de la Seine (S) jusqu'à l'acqueduc en A.
Donc l'énergie cinétique de l'eau est à son tour transformée en énergie potentielle (puisqu'on remonte de l'eau, cette eau gagne de l'énergie potentielle)
tu peux donc répondre à la question:
1.3 Indiquer quelles ont été les différentes formes que l'énergie a prises du passage de B à A.
de l'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique lors de la chute de l'eau entre B et S, et cette énergie cinétique est retransformée en énergie potentielle par la machine qui remonte de l'eau de S jusqu'en A.
donc les deux formes d'énergie utilisées entre B et A sont l'énergie potentielle et l'énergie cinétique.
d'accord ! j'aurais pas réussi à le faire... 
ensuite pour la 4), Em=Epp+Ec
on a Epp= 8.09 10(9) J
et Ec= 0,5*m*v*v = 0,5 * 5.10(6) * v*v
mais on ne connait pas v, comment faire ?
on a Epp= 8.09 10(9) J
1.4: attention! on considère ici un AUTRE système: une masse M d'eau qui chute du barrage (de B en S)
de plus (et là, l'énoncé devrait le préciser à mon avis), on considère que l'eau est immobile au départ de sa chute, en haut du barrage en B, sinon je ne vois pas comment calculer Em.
donc cela veut dire queEm = Epp + Ec,
avec Epp = Mgz = M * 9,81 * 2
et Ec = 0 car l'eau est immobile au depart de sa chute
donc Em= 19,62 M
oui, c'est comme cela que je raisonnerais, et comme
l'énergie d'une masse M d'eau tombant du barrage est par la suite intégralement utilisée pour la montée des V = 5000 m3 d'eau.
tu en déduis Em = 8.09 109 J (trouvé en 1.2)
d'où M et le volume cherché, Vbarrage.
bonjour,
pour monter les 5000m3 d'eau de S à A, et d'une façon générale pour monter un objet, il faut fournir un travail (puisque le poids est résistant durant la montée).
par définition de l'Epp l'énergie que la machine doit fournir pour monter les 5000 m3 est: 
Epp = Epp - 0 = 8,09 109 J (d'après 1.2)
d'autre part la machine est mue par de l'eau tombant du barrage. On considère une masse M d'eau qui chute:
En haut du barrage (en B): Epp B(M) = Mgh (avec h=2m) et Ec B(M) = 0 donc EmB = Mgh + 0 = Mgh
En bas du barrage: Epp(M) = 0 et Ec(M) est l'énergie cinétique acquise par l'eau donc Em = Ec(M)
comme l'énergie mécanique se conserve durant la chute (pas de frottement)
Em = Mgh + 0 = 0 + Ec
d'où Ec = Mgh
comme cette énergie cinétique est intégralement transmise aux roues (donc à la machine), c'est cette énergie qui remonte les 5000m3 de S à A
donc Mgh = 8,09 109 J d'où M, d'où le volume d'eau qu'il faut faire couler par jour pour remonter l'eau
1.4
a- Calculer l'énergie mécanique de la masse M d'eau du barrage au cours de sa chute
Em(M) = Mgh = 19,62 M (voir ton post de 12:25 hier)
j'en suis à la question b)
ah, c'est pour ca que j'étais un peu perdu ^^
donc M est le volume total d'eau, c 'est ca ?
donc M = 412334352 kg
et avec les chiffres significatifs, M= 412. 10(6) kg, non ?
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