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Niveau maths sup
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Thermodynamique : Forces de Pression

Posté par
clauu
22-02-11 à 18:14

Énoncé

Déterminer la résultante des forces de pression qu'exerce l'eau d'une piscine de 10m sur 5m sur le fond lorsque la profondeur varie linéairement de 1 m à 3m

Ce que j'ai fait

J'ai considéré deux niveaux, le premier est le pavé droit 1105
et le prisme droit à base triangulaire 3105

Je calcule la Pression à 1m de profondeure => P1 = Path + gh1

avec h1 la profondeur c.à.d 1m

Ensuite je calcule la pression sur le fond de prisme
P(h) = P1+gh

Toujours dans le prisme on à alors
dS = L (dh/cos)
dFs = PdS

dFs = [P1+gh]L (dh/cos)

Au final en intégrant dF :

(dFs) = (L/(cos))(Path+g(h1+(1/2)h))h

J'ai donc

Fx= L(Path+g(h1+(1/2)h))h

Fy= -Ltan(Path+g(h1+(1/2)h))h


J'ai peur de mettre embrouillé dans mes hauteurs
Qu'en pensez vous?

Thermodynamique : Forces de Pression

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 12:35

le prisme droit à base triangulaire 3105 ==> 2105 à mon avis
dS = L (dh/cos) ==> oui si L = 5 m  (sur le schéma L = 3 m)
A part ça, je suis d'accord avec le résultat final (pour l'application numérique, il faut intégrer h de 1 à 3 sauf erreur de ma part).

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 13:27

oui c'est une erreur du schéma L= 5 m

Vous pensez qu'il faut une application numérique ???
Je pensais qu'il ne valait que des expressions...

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 13:43

comme h est a partir de -1m à partir de la surfac
si xo = 0 est la surface de la psicine...

h = x0-h1  ???

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 13:45

Je ne sais pas... Ce n'est pas précisé dans l'énoncé (sauf s'il n'est pas complet)...
Mais, si on donne les valeurs numériques, ce n'est pas par hasard sans doute. Sinon il n'est pas nécessaire de préciser les dimensions numériquement mais je ne peux pas assurer qu'il faut faire l'application numérique.
En toute rigueur, ce n'est pas explicitement demandé mais...

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 13:48

Le plus simple est d'orienter l'axe vers le bas avec le 0 à la surface de la piscine mais on doit y arriver avec un axe orienté vers le haut aussi (on a des h négatifs).

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 13:49

Attention, les forces sont données avec un axe orienté vers le haut

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 13:54

Si si l'énoncé est complet ..

c'est ce que j'aurai fait un axe vers le haut
avec xo=0 la surface de l'eau de la piscine

Il faut donc intégré de -1 à -3...

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 14:05

je viens de regarder mon cour...
dans
PB = PA + gh

h est toujours positif car c'est un distance
on a fait un exemple avec un plongeur qui descend a 20m, et dans la formule de l'application on a h = 20 et non h=-20
Donc sa marche...

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 14:09

Dans ce cas il faut intégré h de 0 à 2 alors ...
Puisque à 1 métre de profondeur :

P(h) = P1 + gh

le h de la formule = 0 non?

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 14:42

sa me donne

Fx= 1 209 450 N
Fy= -6 047 250 N

C'est un peu beaucoup non??

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 15:09

Oui, h de 0 à 2, je suis d'accord...
6 047 250 N, c'est le poids d'une masse de 604 725 kg environ, soit 605 tonnes environ
Hum !!...ça fait beaucoup mais l'eau, c'est très lourd...

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 15:15

1 L d'eau a une masse de 1 kg. Donc 1 m3 (==> 1000 fois plus) a une masse de 1000 kg soit 1 tonne.
Si on prend simplement la partie du haut (h = 1 m), V = 1051 = 50 m3 donc 50 tonnes.
Si on prend un parallélépipède de 10 m sur 5 m et 3 m de haut (donc sans plan incliné), V = 1053 = 150 m3 donc 150 tonnes.
Donc 600 tonnes, ça a l'air de faire beaucoup effectivement.

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 25-02-11 à 19:52

Je ne trouve pas ces valeurs pour Fx et Fy

Posté par
clauu
re : Thermodynamique : Forces de Pression 26-02-11 à 15:06

J'ai beau refaire les calculs
je tombe encore et encore sur ces résultats...

mais on doit forcément obtenir un résultat de l'ordre de

Puisque Path10 106

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 26-02-11 à 16:41

Je te mets mes calculs sous peu...

Posté par
Marc35
re : Thermodynamique : Forces de Pression 26-02-11 à 16:59

Dans mon calcul précédent, j'ai oublié la pression atmosphérique... Mea culpa...
Il y a une surface de 50 m2 soumise à une pression de 105 Pa.
Donc F = P S = 105 50 = 5.106 N
Donc l'équivalent d'une masse de 5.105 kg environ, soit 500 tonnes.
Donc le résultat (les quelques 600 tonnes) est correct.



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