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Problème - Exercice de Physique

Posté par Nyota (invité) 23-08-04 à 19:48

Quelqu'un a déjà traité le début de cet exercice là, mais j`aimerais bien si qqn m'aide dans cette dernière partie.

On veut mesurer la vitesse limite d'une bille tombant au sein d'un liquide.
Pour cela, on dispose de billes en matière plastique, d'une éprouvette graduée, pleine de liquide pour lave-vaisselle et d'un chronomètre.
(...)

(Expérience : Mettre le fluide dans une eprouvete graduiée, y mettre la bille, attendre un peu, pour que la vitesse de chute de la bille, dans le fluide soit constante , a l'aide d'une regle (ou meme des graduations de l'eprouvete) , choisir un repère , et lorsque la bille se trouvera sur ce repère, declancher le chronomètre. arreter le chronomètre lorsque la bille touche le fond de l'eprouvette, elle a parcouru la distance d ( du repère au fond) en une durée t (durée mesurée ) )

3. On réalise l'expérience avec des billes de diamétre D = 0,59 cm et de masse m = 0,115 g , en utilisant un liquide de densité d = 1,03 .
On mésire une vitesse limite Vl = 0,47 mm.s-1.

a. Calculer les valeurs des différentes forces.
b. Déterminer la puissance par chacune de ces forces.

Merci.

Posté par (invité)re : Problème - Exercice de Physique 23-08-04 à 21:41

Bonjour,

les forces en présence sont le poids P de la bille,F la force de frottement et f les forces dues à la poussée d'archimède.

P=mg
F=-3Dv
f = -Vg

avec =1000*d=1030kg.m-3
g=9,8 m.s-2
V=4/3*(D/2)3
v=4,7.10-4 m.s-1
m=1,15.10-5kg
viscosité inconnue

Pour le F le me gêne je ne vois pas comment m'en débarasser le principe fondanmental de la dynamique peut être.

Pour ce qui de la puissance d'une force elle est donnée par la formule P=W/t où W est le travail de la force et pour une force F : W=Fd.

Si quelqu'un sait ce débarasser du k je suis preneur.

Salut

Posté par (invité)re : Problème - Exercice de Physique 23-08-04 à 22:02

Merci bien par l'aide, mais je n'ai pas appris encore à calculer la force de frottement de cette manière, même pas dans l'eau.

Mais la poussée d'Archimède F (ou Pa) étant une norme, pourquoi il y a ce moins devant?

À bientôt.

Posté par (invité)re : Problème - Exercice de Physique 23-08-04 à 22:07

F, P, f, v et g sont des vecteurs et après on les projette sur leur droite d'action commune

Salut

Posté par (invité)re : Problème - Exercice de Physique 23-08-04 à 22:20

Pour les forces de frottement (en vecteur) tu connais F=-kv (peut être) mais le résultat reste le même puisque qu'on ne  connais pas le k

Salut

Posté par (invité)re : Problème - Exercice de Physique 23-08-04 à 23:20

En fait, les forces de frottement varient selon la loi f = K.V2 . Pourtant je ne connais pas k aussi. Il faudrait prendre un exemple où on connait f et V pour calculer K.

Posté par Ghostux (invité)re : Problème - Exercice de Physique 23-08-04 à 23:51

Bonsoir

Et bien on a pas vraiment besoin de k ici, à partir d'un certain temps, c'est un mouvement rectiligne uniforme, donc les forces se compensent ;
<b>P + Pa + f = 0 </b>
<b>P = -Pa - f </b>
P on peut l'avoir, je trouve 10,8×10<sup>-3</sup> (P = mg)
Pa = 1030*(0,59×10<sup>-2</sup>/2)*pi*4/3*9.8
Je trouve 1,11×10<sup>-4</sup>N
f = P - Pa <font color = "red">Cette relation est valable car le déplacement se fait en ligne droite , verticale, selon -P</font>
f = (10,8-0,11)×10<sup>-3</sup>
f = 10,7×10<sup>-3</sup>

Voila comme quoi on avait pas vraiment besoin de k, à priori.

Sinon P = W/t oui
W(F) = <b>F</b>*<b>d</b>*cos(d;F)
W(P) = mgh ou h = dénivelation, ici h = d
W(P) = mgd
W(Pa) = -Pa*d
W(f) = -f*d

P(P) = W(P)/t = mgd/t
P(Pa) = |W(Pa)/t|
P(f) = |W(f)/t|
Or d/t tu connais au cours de l'experience , il suffit de le mettre aux bonnes unités

En esperant t'avoir éclairé, et ne m'etre pas trompé, je te dis @ bientot .

Ghostux

Posté par Nyota (invité)re : Problème - Exercice de Physique 24-08-04 à 00:01

Oauis, merci!
ça m'a bien éclairé!
Par contre, pour P je trouve :
P = mg = 1,15.10-4*9,8 = 1,1.10-3 N

De toute façon, je pense arriver à faire l'exo maintenat.

Salut!

Posté par Ghostux (invité)re : Problème - Exercice de Physique 24-08-04 à 00:11

Euh oui lol ca doit etre l'heure ca , j'ai:

P = 1,13×10<sup>-3</sup>N
Pa = 1,1×10<sup>-4</sup>N
Donc
f = 1,0×10<sup>-3</sup>N

Et le reste en consequences

Ghostux

Posté par
J-P
re : Problème - Exercice de Physique 24-08-04 à 10:12

Première force:
Poids de la bille: P = mg  (vertical vers le bas)
P = 0,115.10^-3 * 9,81 = 0,00112815 N

Deuxième force:
Poussée d'Archimède, notée Pa (verticale vers le haut)
a) Volume de la bille V : (4/3).Pi.(0,59/2)³ = 0,107536 cm³
b) masse du liquide de volume V: m' = V.densité
m' = 0,107536 *1,03 = 0,11076228 g
Pa = m'.g = 0,11076228.10^-3*9,81 = 0,001086578 N

Troisième force: force de ftrottement (notée F) (verticale vers le haut).
Comme la vitesse est stabilisée, la somme des forces sur la bille est nulle ->
F = P - Pa
F =  0,00112815 - 0,001086578 = 4,1572.10^-5 N
----------
Calcul des puissances.
Puissance = Force * vitesse

Puissance due au poids:
P1 = P*v = 0,00112815 * 0,47.10^-3 = 5,3.10^-7 W

Puissance due à la poussée d'Archimède:
P2 = Pa*v = 0,001086578 * 0,47.10^-3 = 5,11.10^-7 W

Puissance due aux frottements:
P3 = F*v =  4,1572.10^-5 * 0,47.10^-3 = 1,95.10^-8 W
-----
On peut attribuer le signe + à P1 (générateur) et le signe - à P2 et à P3 (consommateur = récepteur).
Mais ce n'est qu'une question de conventions.
-------------------
Sauf distraction.  

Posté par Ghostux (invité)re : Problème - Exercice de Physique 24-08-04 à 11:13

Bonjour

Juste deux petits détails, maintenant que je suis en état de pianoter sur mon pc

La donnée qui comporte le moins de chiffre significatif n'en comporte que deux ,à savoir 5,9×10<sup>-1</sup>cm , donc les resultats doivent etre en consequence je pense.

Pour le calcul de f (ou F), je pense qu'il est demandé une formule litterale avant l'application, à savoir
f = P-Pa = mg - Vg = g(m - V)
=g(m-*(4/3)*pi*(0,59×10<sup>-2</sup>/2)³)

L'application étant à faire en dernier, sinon on perd des points.
C'est comme ca que je me retrouvais avec 12/20 alors que tous les resultats numeriques étaient bons

@ bientot

Ghostux

Posté par
J-P
re : Problème - Exercice de Physique 24-08-04 à 13:22

J'admets que garder une multitude de chiffres significatifs dans des calculs ne rime pas à grand chose si les données primitives n'en ont que quelques uns.
Cependant j'estime que si une réponse provient de plusieurs calculs consécutifs, seule la solution finale peut être tronquée de ses décimales superflues.
Arrondir à chaque étape ne fait que rendre la valeur finale parfois complètement foireuse.

On pourrait bien entendu faire un calcul de tolérance sur les résultats trouvés, mais ce n'était peut-être pas nécessaire ici et d'ailleurs impossible (voir remarque plus loin).
Je laisse donc à celui qui veut tronquer les calculs comme il l'entend.
-----
Remarque: Il ne faut pas confondre le nombre de chiffres significatifs et la précision d'une donnée (ce qui est allégrement fait en mathématique mais pas en Physique).

Je m'explique:
Le mathématicien dira que D = 0,47 mm/s est connu à moins 0,01 mm/s près. Mais c'est archi faux.
Cette valeur, d'après le problème résulte d'une manipulation plus qu'imprécise (attendre que la vitesse soit stabilisée (vite dit), temps de réaction d'enclencher ou couper le chrono ...)

Il se pourrait très bien que cette vitesse évaluée à 0,47 mm/s soit une approximation à 10 ou 15 % près et donc la précision n'est pas celle que le mathématicien pense qu'elle est.

C'est une des raisons pour laquelle je ne me casse pas à faire les calculs en tronquant à chaque étape à "la mathématicien" mais que je me contente de recopier les chiffres qui sont sur ma calculette sans me poser de question.
Cela a au moins l'avantage de ne pas encore augmenter l'imprécision du résultat final déjà fort sujet à caution puisqu'on ne connaît pas la précision réelle des différentes données.

Conscient, quand même que le résultat final serait risible avec une multitude de décimale, je tronque à ce moment-là.
-----
Si un tel problème était fait réellement, en pratique, le plus gros travail serait d'évaluer au mieux la précision des mesures qui ont conduit aux données du problème. Il serait alors possible d'évaluer la tolérance sur les solutions finales, mais ceci est un autre problème.

Un conseil cependant:
En classe, faire comme on vous a appris et pas comme je viens de le suggérer ci-dessus, même si j'ai fondamentalement raison.



Remarque: Mes résultats sont différents de ceux des autres, il faudrait un volontaire pour vérifier qui a bon. Je suis souvent distrait et ne relis jamais, suis-je le seul ?


Posté par Ghostux (invité)re : Problème - Exercice de Physique 24-08-04 à 13:31

Bonjour
Reponse à la derniere question posée lol, non, tu n'es surement pas le seul, ne serait-ce que moi, je me relis que rarement aussi, c'est les autres qui le font à ma place , ainsi que les petits détails ajoutés, comme celui que j'ai pu apporter au présent topic.

Amicalement

Ghostux



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