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Ballon‑sonde

Objectif

• Savoir utiliser la poussée d’Archimède.

Doc. 1

Ballon pour l’école

Doc. 2

Ballon de latex fermé

La pression de l’air $p$ varie de la même manière selon :
$p=p_{0} · \exp \left(-\dfrac{h}{h_{0}}\right)$

Doc. 3

Poussée d’Archimède

Un objet de volume $V$ totalement immergé dans un fluide au repos subit des forces de pression de résultante :
$\overrightarrow{\varPi}=-\rho_{\text {fluide }} · V · \overrightarrow{g}$

Lancez vous aussi votre ballon-sonde ! Retrouvez toutes les informations ici.

✔ VAL : Évaluer et connaître des ordres de grandeur

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement

✔ RAI/ANA : Élaborer un protocole

1. Exprimer la poussée d’Archimède sur le ballon, au sol, en fonction de son diamètre.


2. Le diamètre initial est choisi pour que la norme de la poussée d’Archimède soit égale au double de celle du poids de l’aérostat. Calculer le diamètre $d_\text{i}$ initial du ballon.


3. Le ballon est rempli avec de l’hélium, à la pression $p_{0}$. En utilisant la loi de Mariotte, exprimer le diamètre $d$ du ballon en fonction de l’altitude.


4. Calculer l’altitude $h_{1}$ à laquelle le ballon éclate.


5. Calculer la poussée d’Archimède à l’altitude $h_{1}$.

Lister les paramètres clés à prendre en compte pour un lancer de ballon expérimental.