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Niveau maths sup
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Statique des fluides

Posté par
Stalf
20-03-10 à 14:11

Bonjour a tous,
J'aurais besoin d'un peu d'aide pour un exercice.
Voici l'énoncé:

Une cloche parallélépipédique de masse M, formée d'un tube cylindrique de rayon négligeable et d'un parallélépipède à base carrée, de longueur a et de hauteur h, est posée retournée sur une table. On verse de l'eau par le haut du tube, il n'y a pas de fuites, le niveau de l'eau se trouve alors à une hauteur x au dessus de la table. La masse volumique de l'eau est notée . La pression atmosphérique à l'extérieur de la cloche est P0.
1)Préciser la pression dans le fluide a la hauteur x.
2)Déterminer la force F1 exercée par l'eau sur la table.
3)Déterminer la force F2 exercée par l'eau sur la cloche.
4)Calculer la masse de la cloche si celle-ci décolle quand le niveau de l'eau atteint la valeur X=3h.

Voici mes réponses:

1)Je pose la relation fondamentale de la statique des fluides, que j'intègre. Je trouve alors P=-g*x+P0.
2)Je dis que F1 est portée par l'axe x, vu que la table est horizontale.
Je trouve donc F1=Stable*P ( en norme bien sûr ).
3)Ici, je bloque. Je ne peux pas supposer la force portée par un axe en particulier vu que l'eau peut aussi exercer une force sur la partie supérieure de la cloche... Je pourrais utiliser le PFS appliqué a la cloche, mais il faudrait introduire la force d'Archimède exercée par l'air non?

Merci d'avance!

Posté par
Stalf
re : Statique des fluides 20-03-10 à 14:13

Désolé, j'avais oublié le schéma...

Statique des fluides

Posté par
mamath2
indications 20-03-10 à 16:54

Bonjour,

1/ il semble que tu confondes x et x0.
L'expression de la pression en fonction de x est de la forme p(x) = A.x + B.
avec à la condition au limite p(x0) = p0 (pression atmosphérique au niveau de la surface libre). Le coefficient A est donné par la relation de la statique des fluides. Son signe dépend de la façon dont tu orientes l'axe des x.

2/ Que vaut P dans cette expression.

3/ Au lieu de Poussée d'Archimède, il faut raisonner en faisant le bilan de pression sur toutes les faces orientés perpendiculairement à la droite d'application du poids. Il faut se placer à la limite où la cloche décolle... Par symétrie, la résultante des forces exercées par l'eau sur la cloche est orientée selon l'axe vertical.

Bon courage!

Posté par
Stalf
re : Statique des fluides 20-03-10 à 18:00

Bonjour,
Merci de votre réponse.

1) Effectivement, je trouve maintenant P=-*g*(x+x0) avec l'axe des X ascendant.
2) J'ai F1=-*g*a²*x0 sur l'axe X.
3) J'ai F2=-a²**g*(h+x0).

Pour la suite j'ai pensé a appliquer le PFS a l'eau, et a trouver la masse d'eau ajoutée simplement a l'aide du poids. Mais je n'ai pas mené a bien le calcul pour une seule raison: tous mes résultats ne paraissent absolument pas homogènes...

Posté par
Stalf
re : Statique des fluides 20-03-10 à 18:20

Bon j'ai rien dit, j'ai trouvé la source de mon erreur, je trouve m=7a²h.



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