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Problème
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Problème





35
Cavitation sur hélice

COM : Rédiger correctement une résolution d’exercice
APP : Extraire l’information utile

Déterminer la vitesse minimale du Seawise Giant à laquelle apparaît la cavitation.
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Doc. 1
Forces exercées par l’hélice

Pour le Seawise Giant, l’hélice mesure m de diamètre et est située à m de profondeur. Les deux forces mises en jeu concernant son mouvement sont :
et
 : norme de la force exercée de l’hélice sur le bateau (N)
 : coefficient égal à SI
 : masse volumique de l’eau (kg·m-3)
 : vitesse de rotation de l’hélice (tr·s-1)
 : norme de la force de traînée (N)
 : coefficient égal à SI
 : vitesse du Seawise Giant dans le référentiel terrestre (m·s-1)

Doc. 2
Diagramme de phase de l’eau

Diagramme de phase de l’eau

Doc. 3
Cavitation

La cavitation est un phénomène très dangereux pour les solides dans un écoulement. Elle peut entraîner des dégâts très importants sur des structures en acier ou en béton.

Elle est caractérisée par l’apparition de bulles de gaz dans l’écoulement, qui s’accompagne d’ondes de choc très violentes. Ce sont ces ondes qui sont suffisamment intenses pour ronger l’acier.

La cavitation est un changement d’état local. L’eau se vaporise et est transformée en gaz. Contrairement à l’ébullition habituelle, dans une casserole par exemple, ce n’est pas l’élévation de température qui provoque le changement d’état, mais une baisse de la pression. L’eau bout à une température plus faible en altitude, c’est-à-dire lorsque la pression baisse. Lorsque la pression baisse encore plus, l’eau se vaporise à température ambiante.

Sur les hélices de bateau, la partie extérieure de l’hélice est celle qui se déplace le plus vite, c’est donc là que la cavitation se déclenche le plus facilement.

Doc. 4
Dégâts de cavitation sur une hélice

hélice

Supplément numérique

Retrouvez une vidéo sur la cavitation en cliquant ici.

Retour sur la problématique du chapitre


36
Paradoxe de d’Alembert

VAL : Faire preuve d’esprit critique
APP : Formuler des hypothèses

Les avions peuvent voler à l’envers, ce qui semble contredire la modélisation du phénomène réalisée à l’exercice 33.

En analysant la photo ci‑contre ainsi que la photo d’ouverture du chapitre et en réalisant des recherches documentaires, justifier quelles hypothèses du modèle sont remises en question pour le vol des avions.
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Avion - Paradoxe de d’Alembert
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