Physique-Chimie 1re Spécialité
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Mes Pages
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Thème 2
Sujet bac 1
La descente du Terrible
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Doc. 1 Le Terrible, un sous-marin français
La France possède actuellement 10 sous-marins dont le Terrible, le dernier à avoir été mis en service le 20 septembre 2010. Celui-ci peut descendre à une profondeur de 400 m en emportant à son bord 111 hommes. Il fait 138 m de longueur et a une masse de 12 640 tonnes lorsqu'il est en surface. Il déplace 1,43 \times 104 m3 d'eau lorsqu'il est totalement immergé. Sa coque est fabriquée dans un acier pouvant supporter 1 000 N par mm2.
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Doc. 3 Loi fondamentale de la statique des fluides
Dans un champ de pesanteur g uniforme, la différence de pression P entre deux points \text{A} et \text{B} vaut {P_\text{A} - P_\text{B} = \rho \cdot g \cdot (z_\text{B} - z_\text{A})} où P est en pascal (Pa), la masse volumique du fluide \rho en kg·m-3, et z en mètre (m).
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Doc. 2 La poussée d'Archimède
Un sous-marin au repos est soumis à deux forces verticales : son poids et la poussée d'Archimède. La poussée d'Archimède est une force orientée vers le haut, engendrée par la différence de pression de l'eau entre le bas et le haut du sous-marin. Son intensité \Pi est égale au produit de la masse d'eau déplacée par l'intensité de la pesanteur g : \Pi {= m_{\text{eau déplacée}}} · g.
Un sous-marin peut modifier sa masse en introduisant de l'eau dans ses ballasts. Lorsque le sous-marin est immergé, il remplit ses ballasts pour que la poussée d'Archimède soit de même intensité que son poids, afin de ne pas couler directement au fond de l'eau. On dit qu'il flotte entre deux eaux.
Pour remonter, le sous-marin introduit de l'air dans les ballasts afin de chasser une partie de son eau. Sa masse diminue alors.
Un sous-marin peut modifier sa masse en introduisant de l'eau dans ses ballasts. Lorsque le sous-marin est immergé, il remplit ses ballasts pour que la poussée d'Archimède soit de même intensité que son poids, afin de ne pas couler directement au fond de l'eau. On dit qu'il flotte entre deux eaux.
Pour remonter, le sous-marin introduit de l'air dans les ballasts afin de chasser une partie de son eau. Sa masse diminue alors.
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- Pression atmosphérique : P_{\text{atm}} = 1,000 atm = 1 013 hPa ; 1,00 bar = 100 \times 103 Pa ;
- \rho(eau de mer) = 1,0359 kg·L-1 ;
- \rho(\text{CO}_{2}) = 1,87 kg·m-3 ;
- g = 9,81 N·kg-1.
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Questions
1
Le Terrible au repos en profondeur1. Représenter sur un schéma le poids du Terrible ainsi que la poussée d'Archimède qu'il subit lorsque ces deux forces se compensent.
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2. Que peut-on dire du vecteur variation de vitesse ?
3. Déterminer la masse d'eau de mer que le Terrible doit introduire dans ses ballasts pour que son poids soit de même intensité que la poussée d'Archimède qu'il subit.
2
Une Terrible pression ?1. À l'aide de la loi fondamentale de la statique des fluides, calculer la pression de l'eau entourant le sous-marin lorsque celui-ci est immergé à 350 m de profondeur.
2. Calculer l'intensité de la force de pression de l'eau agissant sur 1,5 m2 de la coque du sous-marin.
3. Sachant que l'intérieur d'un sous-marin est laissé à 1,00 atm, calculer l'intensité de la force de pression de l'air sur 1,5 m2 de sa coque.
4. Représenter ces deux forces sur un schéma à l'échelle 2 carreaux pour 1 \times 106 N.
5. Calculer la résultante de ces forces.
6. La coque supportera-t-elle cette force pressante ? Décrire le raisonnement.
3. Sachant que l'intérieur d'un sous-marin est laissé à 1,00 atm, calculer l'intensité de la force de pression de l'air sur 1,5 m2 de sa coque.
4. Représenter ces deux forces sur un schéma à l'échelle 2 carreaux pour 1 \times 106 N.
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5. Calculer la résultante de ces forces.
6. La coque supportera-t-elle cette force pressante ? Décrire le raisonnement.
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