La trompe à eau fonctionne grâce à l'effet Venturi. Lorsque l'eau rencontre un rétrécissement, la vitesse v du liquide augmente et la pression p du liquide diminue. D'après la relation de Bernoulli, pour deux points de mesure d'une même ligne de courant :

\rho \cdot \dfrac{{v_{0}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{0}+p_{0}=\rho \cdot \dfrac{{v_{1}}^{2}}{2}+\rho \cdot g \cdot h_{1}+p_{1}

\rho : masse volumique du fluide (kg·m^-3)
v_{0} et v_{1} : vitesses d'écoulement (m·s^-1)
g : intensité de pesanteur (N·kg^-1)
h_{0} et h_{1} : hauteurs des points de mesure (m)
p_{0} et p_{1} : pressions aux points de mesure (Pa)

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 2
Schéma de la trompe

Vue d'une trompe à eau en coupe partielle.

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 3
Conservation du débit

Le débit volumique D_{\mathrm{v}} s'écrit :

D_{\mathrm{v}}=\dfrac{\mathrm{d} V}{\mathrm{d} t}=v \cdot S

D_{\mathrm{v}} : débit volumique (m³·s^-1)
V : volume d'eau écoulé (m³)
t : temps (s)
v : vitesse d'écoulement du fluide (m·s^-1)
S : surface traversée par le fluide (m²)

Le débit volumique se conserve dans un écoulement de fluide incompressible. Dès lors, on peut écrire :

v_{1} \cdot S_{1}=v_{2} \cdot S_{2}

v_{1} et v_{2} : vitesses d'écoulement (m·s^-1)
S_{1} et S_{2} : surfaces traversées (m²)

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Doc. 4
Matériel nécessaire

Trompe à eau
Chronomètre
Balance
Bouteille ou cristallisoir
Éponge
Manomètre
Pied à coulisse

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Données

Diamètre interne standard d'une trompe à eau : d = 4 mm

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Supplément numérique

Découvrez l'effet Venturi en animation en

cliquant ici

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Questions

Compétence(s)

REA : Mettre en œuvre un protocole
VAL : Analyser des résultats
VAL : Évaluer les incertitudes

1. On note S_{\text {interne }} la surface du rétrécissement et S_{\text {sortie }} la surface de sortie de la trompe à eau, toutes deux exprimées en (m²). En négligeant la variation de hauteur, montrer que la pression du gaz peut s'écrire :
p=p_{0}+\dfrac{\rho}{2} \cdot {v_{\text {sortie }}}^{2} \cdot \left(1-\frac{{S_{\text {sortie }}}^{2}}{{S_{\text {interne }}}^{2}}\right)

2. Proposer un protocole expérimental pour mesurer la vitesse de sortie de l'eau à partir de la mesure de la masse sortant de la trompe à eau à un instant donné.

3. Mesurer la pression p à l'intérieur de la trompe à eau pour plusieurs valeurs de V_{\text {sortie }} et la représenter en fonction de {{V_{\text {sortie }}}^{2}}.

Afficher la correction

Ressource affichée de l'autre côté.
Faites défiler pour voir la suite.

Synthèse de l'activité

Comment le débit du robinet doit‑il être choisi pour filtrer au mieux ?

Afficher la correction

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.

j'ai une idée !

Oups, une coquille

Utilisation des cookies

Lors de votre navigation sur ce site, des cookies nécessaires au bon fonctionnement et exemptés de consentement sont déposés.

Physique-Chimie Terminale Spécialité

Effet Venturi

Doc. 1Relation de Bernoulli

Doc. 2Schéma de la trompe

Doc. 3Conservation du débit

Doc. 4Matériel nécessaire

Données

Supplément numérique

Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?

Doc. 1
Relation de Bernoulli

Doc. 2
Schéma de la trompe

Doc. 3
Conservation du débit

Doc. 4
Matériel nécessaire