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Physique-Chimie 1re

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Problèmes à résoudre




Retour sur l’ouverture du chapitre (déconstruire les idées fausses)

38
La fontaine de Héron

RAI/ANA : Utiliser des résultats expérimentaux pour répondre à la problématique

VAL : Identifier et évaluer les sources d’erreur


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La fontaine de Héron est un dispositif connu depuis l’Antiquité.

Regardez la vidéo pour découvrir une fontaine perpétuelle basée sur le même principe.

1. À l’aide de la vidéo, expliquer le fonctionnement d’une fontaine de Héron, en réalisant un schéma et en utilisant les relations appropriées.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Pourquoi le deuxième dispositif est-il nécessairement faux ? Quel trucage a pu être utilisé ?

37
L’énigme de Torricelli

RAI/ANA : Construire un raisonnement


HISTOIRE DES SCIENCES

Evangelista Torricelli

Evangelista Torricelli (1608-1647) est un physicien et mathématicien italien. Il est nommé mathématicien du grand-duc de Toscane à la suite de Galilée lorsque celui-ci meurt en 1642. Il est notamment connu pour avoir inventé le baromètre, à la suite de ses travaux pour aider les fontainiers de Florence. Une unité de pression (le torr) est nommée en son honneur, mais elle n’est presque plus utilisée aujourd’hui.

Fontaine du palai Pitti à Florence
Fontaine sur la terrasse du palai Pitti à Florence, XVIIe siècle.
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Vers 1643, les fabricants de fontaines à Florence, en Italie, sont face à un problème : malgré les perfectionnements des pompes, impossible d’extraire l’eau du fleuve Arno à plus de 32 pieds de hauteur (10 mètres environ). Après des démarches infructueuses auprès de Galilée, ils demandent à Torricelli de se pencher sur ce problème incompréhensible.

1. Quelle est l’explication de ce phénomène ?


2. Comment faire pour pomper l’eau plus haut que 10 mètres ? Rédiger un compte rendu expliquant votre raisonnement et détaillant vos calculs.

36
Plonger en autonomie

RAI/ANA : Utiliser des informations pour résoudre une problématique

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Les plongeurs sous-marins utilisent des bouteilles de nitrox, un mélange gazeux de diazote et dioxygène. Ce mélange est sous pression dans la bouteille. Le plongeur le respire à une pression égale à la pression de l’eau autour de lui.

À partir du volume de la bouteille et de la pression du mélange, on peut calculer l’autonomie du plongeur, c’est-à-dire la durée qu’il peut passer sous l’eau avant de manquer de dioxygène. Cette autonomie diminue avec la profondeur à laquelle se trouve le plongeur.

Expliquer pourquoi cette autonomie diminue et vérifier les valeurs données pour l’autonomie à différentes profondeurs. Donner la réponse sous la forme d’un compte rendu détaillant les résultats obtenus et éventuellement les hypothèses effectuées.

Plongeur en autonomie

Données

  • Consommation d’un plongeur : 20 L∙min-1 ;
  • Volume de la bouteille : 15,0 L ;
  • Pression de la bouteille pleine : 200 bars ;
  • Autonomie à une profondeur de 20 m : 37 min ;
  • Autonomie à une profondeur de 50 m : 18 min ;
  • On impose par sécurité une pression restante de 50 bars au moment où le plongeur refait surface.
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