Principe » fondamental de l'hydrostatique

Terminale STI2D-STL, Physique-chimie (TC), Habitat, Relation fondamentale de la statique des fluides
|Classe : Terminale |Enseignement : |
| |Physique-chimie STI2D-STL | |THEME du programme : Habitat |Sous-thème : Les fluides dans |
| |l'habitat |
|« Principe » fondamental de l'hydrostatique |
Extrait du BOEN
|Connaissances |capacités exigibles |
|Pression dans un fluide parfait et |Citer et exploiter le principe |
|incompressible en équilibre : pression|fondamental de l'hydrostatique |
|absolue, relative et différentielle | |
|Equilibre d'un fluide soumis à la | |
|pesanteur | |
Activité documentaire durée en classe entière : 1h (voire un peu plus selon
les notions acquises en classe de seconde).
Compétences transversales et attitudes . Mobiliser ses connaissances
. Organiser des informations utiles
. Raisonner, argumenter, démontrer
. Travailler en groupe Type de ressource . Activité documentaire
. Démarche d'investigation
. Séquence d'enseignement Résumé du contenu de la ressource
A l'aide d'une situation déclenchante sur le thème de l'habitat, la
proportionnalité entre ?P et ?z(ou h) est établie. Ensuite à l'aide
d'exemples concrets sur les fluides dans l'habitat, on montre le principe
dit « des vases communicants » et ses applications importantes telles que
« siphon », « siphon inversé ».Un exemple de manomètre est également donné.
Conditions de mise en ?uvre
1 ordinateur + accès internet Pré-requis
. Programme de seconde : la pression
. Pesanteur terrestre, gravité
. Masse volumique
|Mots clés de recherche : fluide, pression, hydrostatique, vases |
|communicants, siphon |
|Provenance : LARHANT Audrey (audrey.larhant@ac-lyon.fr) | « Principe » fondamental de l'hydrostatique http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Principe_de_Pascal.jpg?uselang=fr Situation déclenchante Un maître d'?uvre se voit confier la réalisation de deux immeubles, l'un de
6 étages dans un quartier où la pression du réseau d'eau est dite
« normale » soit à 6 bar et l'autre de 12 étages dans un quartier où la
pression du réseau d'eau est dite « élevée », soit à 10 bar. La consigne du maître d'ouvrage est claire : la pression dans chaque
appartement doit être de 3 bar. Il transmet également à son maître d'?uvre
les deux schémas ci-dessous (issus du site de fabricant de réducteur de
pression).
|Immeuble |[pic] |
|de 6 | |
|étages | |
|Immeuble |[pic] |
|de 12 | |
|étages | |
http://conseils.xpair.com/consulter_savoir_faire/reduction_pression/immeuble
s_collectifs_exemples/1345.htm . On considère une hauteur de 3 m pour chaque étage ; à partir du
premier étage (situé lui à 1 m du RDC). . L'icône représente un « réducteur » de pression. Il est préférable que l'élève réponde seul aux questions suivantes. I - Exploitation de la situation déclenchante A l'aide de ce qui précède, répondre aux questions suivantes. 1°) La pression au sein de l'eau dépend elle de l'altitude. Justifier. 2°) Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations suivantes. | |Vrai |Faux |
|La pression est | | |
|proportionnelle à | | |
|l'altitude | | |
|La différence de | | |
|pression est | | |
|proportionnelle à | | |
|l'altitude | | |
|La pression est | | |
|proportionnelle à la | | |
|différence d'altitude | | |
|la différence de | | |
|pression est | | |
|proportionnelle à la | | |
|différence d'altitude | | |
3°) Calculer, dans le système u.s.i. (unités du système international), ce
facteur de proportionnalité. 4°) Que penser de l'affirmation suivante : « On montre, que la différence de pression entre deux points d'un fluide ;
à des altitudes z différentes, est proportionnelle : . à la différence d'altitude entre ces deux points . à la masse volumique du dit fluide, notée ( . à l'intensité de la pesanteur, notée g » 5°) Principe fondamental de l'hydrostatique : . On se place dans le cadre des liquides, fluides incompressibles. . L'étude est ainsi menée pour un liquide, soumis au seul champ de
forces extérieures de pesanteur terrestre, en équilibre (statique). A l'aide de ce que vous venez de voir pourriez-vous indiquer la (ou les)
relations qui convient (conviennent) : On note P(A) la pression au point A, d'altitude zA et P(B) celle au point
B, d'altitude zB. [pic] Vrai Faux [pic] [pic] [pic] [pic] La partie qui suit est plus intéressante si elle est faite en groupe
(binôme) car elle permet de confronter les idées.
II - Applications 1°) A l'aide de vos connaissances (et/ou) intuitions, compléter le schéma
ci-dessous. [pic] 2°) A l'aide des différents documents joints : 2.1. Confirmer (ou infirmer) votre représentation. 2.2. Proposer un énoncé au principe dit « des vases communicants ». 2.3. Expliquer alors les applications du siphon (siphon inversé) .Proposer
un schéma clair. Remarque : Ce même principe est utilisé dans le bâtiment avec les « niveaux
à eau » [pic] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schlauchwaage_Schematik.png?uselang=f
r 3°) (Eventuellement) Exercice d'application : Etude du manomètre à liquide La pression relative du gaz de ville peut être donnée, notamment, par ce
type de manomètre différentiel à eau. [pic] H-Prépa, thermodynamique, PCSI |Fluide |Etat |Masse molaire |Masse volumique |
| | |M (kg.mol-1) |( (kg.m-3) |
|Méthane |Gaz |16.10-3 |0,64 |
|Eau |Gaz |18.10-3 |0,80 |
|Eau |liquide |18.10-3 |1,0.10+3 |
1°) Définir les termes : - Pression relative - Manomètre différentiel 2°) Peut-on considérer que la pression du gaz de ville est identique en
sortie d'alimentation et au point B ? Justifier.
Document 1 : Le château d'eau Les enfants de primaires étudient le cycle de l'eau. A l'issue d'une
recherche, ce dessin d'enfant a été trouvé. http://ecolecentreferte.free.fr/Nos-activites/Visite-chateau-d-eau-
ce1/Schema.htm
Document 2 : L'aqueduc romain du Gier http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aqueduc_du_Gier_-_Chaponost_-
_Arches_apr%C3%A8s_r%C3%A9novation_2009-2010.JPG?uselang=fr L'aqueduc du Gier est, avec ses 85 km de long, le plus long des aqueducs
ayant alimenté la ville de Lyon (Lugdunum à l'époque) en eau. L'eau était prélevée aux alentours de Saint Chamond, altitude 360 m, (ville
située près du Parc naturel du Pilat dans la Loire Loire) et se déversait
dans un réservoir situé sur un point culminant de Lyon (environ 280 m): la
colline de Fourvière. Les vestiges de cet aqueduc ont permis de retracer sa
localisation : Source aux alentours de Saint chamond puis La Grande-Croix,
L'horme, Cellieu, Lorette, Genilac (où il fallait franchir la Durèze),
Chagnon, Saint Romain en Jarez, Saint Martin La Plaine, Saint Joseph (où il
fallait traverser le Bozançon), Saint Didier sous Riverie, Saint Maurice
sur Dragoire, Mornant, Saint Laurent d'Agny, Taluyers, Orliénas, Soucieu en
Jarrest, Brignais (où il fallait traverser le Garon), Chaponost, Sainte foy
lès Lyon (où il fallait traverser l'Yzeron) pour terminer en franchissant
le col du trion à Lyon. L'aqueduc du Gier devait donc posséder des ponts que l'on a qualifiés de
« pont-siphon ». Réf : « les aqueducs Romains de Lyon » par Jean Burdy Certaines pages sont en consultation
sur :http://books.google.fr/books?id=HuMVbah0AcAC&pg=PA62&lpg=PA62&dq=col+du
+trion&source=bl&ots=k9N-
2mQPJu&sig=yqnl3raeIg_ntsTfIKF22acoI9s&hl=fr&sa=X&ei=OLAGUO7vJ5P24QS82amiDA&
ved=0CE4Q6AEwAA#v=onepage&q=col%20du%20trion&f=false [pic] Carte Michelin « Rhône- Alpes »
[pic]
http://www.je-comprends-enfin.fr/index.php?/L-eau-a-la-pression/siphons/id-
menu-16.html
Document 3 : Toilette Marin http://www.xylemflowcontrol.com/files/itemdoc3391. Un fabricant de toilette marin conseille à ses acheteurs d'installer « un
coude anti-siphon » sur ces toilettes, comme l'indique le schéma 2.
Pourquoi ? |[pic]