Exercices La statique des fluides

Prépare-toi à progresser en Physique-chimie avec ces exercices niveau 1re : "La statique des fluides". Conçu pour renforcer les notions clés vues en cours, cet entraînement te permet de t’exercer à ton rythme. Idéal pour réviser efficacement et gagner en confiance. À toi de jouer !

Un cube métallique d’arête $a=20\ \text{cm}$ et de masse $m$ est suspendu par une corde pour moitié dans l’eau et pour moitié dans l’huile. Le référentiel d’étude est le référentiel terrestre, supposé galiléen.

Schéma du montage

Données :
Densité de l’huile : $d=0,84$
Tension de la corde mesurée : $\Vert \vec T \Vert = 543\ \text{N}$
Masse volumique de quelques métaux :

Métal

Zinc

Étain

Fer

Cuivre

Masse volumique (en $\text{kg}\cdot \text{m}^{-3}$)

$7\,130$

$7\,280$

$7\,850$

$8\,960$

On prendra $g=9,81\ \text{N}\cdot \text{kg}^{-1}$.

Le système étudié est le cube métallique qu’on assimilera à un point matériel. Faire le bilan des forces qui s’appliquent sur ce solide.

Soit un tube en U contenant de l’eau et une solution inconnue B dont on souhaite déterminer la nature et le volume $V_B$.
Les deux branches du tube sont ouvertes à l’air libre.

Schéma du tube en U

Données :

Liquide

Toluène

Benzène

Cyclohexane

Eau

Masse volumique (en $\text{kg}\cdot \text{m}^{-3}$)

$867,1$

$879,4$

$779,0$

$1,0 \cdot 10^3$

Les branches du tube en U ont pour diamètre $d=5\ \text{cm}$.
On prendra $g=9,81\ \text{N}\cdot \text{kg}^{-1}$.

Exprimer la pression $P_{A^{\prime}}$ en $A^{\prime}$ en fonction de la pression $P_C^{\prime}$ et d’autres grandeurs caractéristiques du problème.

Un plongeur spécialiste de la faune marine souhaite explorer un fond marin où se trouve une barrière de corail.
On considèrera les poumons du plongeur ont un volume total variable $V_{\text{p}}$ tel que : $$V_{\text{min}} \leq V_{\text{p}}\leq V_{\text{max}}$$

$V_{\text{min}}$ est le volume des poumons lors d’une expiration complète et $ V_{\text{max}}$ le volume lors d’une inspiration.

Schéma de la plongée

Lors de sa descente, le plongeur subit une compression et l’air de ses poumons est à la même pression que l’eau à la profondeur du plongeur.

Données :
Masse volumique de l’eau : $\rho_{\text{eau}} = 1\,000\ \text{kg}\cdot \text{m}^{-3}$
$V_{\text{min}}=1,4\ \text{L}$
$V_{\text{max}}=6,5\ \text{L}$
Pression atmosphérique : $P_{\text{atm}}=1,0\ \text{bar}$
Volume d’une sphère : $V_s = \dfrac 43 \pi R^3$
On prendra $g=9,81\ \text{N}\cdot \text{kg}^{-1}$.

Exprimer la pression $P(z)$ à une profondeur $z$ quelconque en fonction des données du problème.

Contenus complémentaires

Cube immergé suspendu par une corde
Liquide inconnu dans un tube en U

Plongée sous-marine

Exercices La statique des fluides

Entrainement

Cube immergé suspendu par une corde

Liquide inconnu dans un tube en U

Évaluation

Plongée sous-marine

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Entrainement

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