Activité 2
expérimentale
Pression dans un liquide
Les plongeurs sont équipés d'un profondimètre : par une mesure
de pression, cet appareil permet de déterminer la profondeur
à laquelle se trouve le plongeur.
▸ Objectif de l'activité : Quelle est la relation entre
la différence de pression de l'eau et la différence de
profondeur ?
Notion
Loi fondamentale
de la statique des fluides
A Pression et profondeur
En plongée sous-marine, plus le plongeur
descend, plus la pression P de l'eau qui l'entoure est
forte. Le schéma ci-dessous provient d'un manuel
de plongée. Il donne la pression de l'eau en dif-
férentes positions repérées par leur coordonnée
verticale z.
MATÉRIEL DISPONIBLE
On se propose de déterminer l'évolution de la pression P
en fonction de la coordonnée verticale z de la
position où l'on se place dans un tube rempli d'eau
(photographie ci-dessous). La coordonnée verticale z
est choisie nulle à la surface de l'eau.
Un capteur de pression, plongé dans l'eau, permet de
mesurer la pression P en différentes positions.
La pression de l'eau s'ajoute à celle de l'air.
Elle augmente de 105 Pa tous les 10 m.
Surface 1x10 Pa
-10 m -- 2 × 105 Pa
- 20 m 3 x 105 Pa
-25 m -3,5 x 105 Pa
B Ordinateur de plongée indiquant la profondeur
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Donnée
Intensité de la pesanteur: g = 9,81 N.kg-1
Pratique expérimentale
Élaborer un protocole ANA-RAIS RÉA
1 Proposer et mettre en œuvre un protocole
permettant de mesurer la pression (en Pa) dans
l'eau en fonction de la profondeur (en m).
Tracer un graphique RÉA
2 Montrer que la différence de pression AP PB-PA
entre deux positions de coordonnées verticales
ZA еt zB est proportionnelle à la différence
des coordonnées verticales, ZA-ZB
> Côté maths 3, p. 203
Exploiter des résultats ANA
3 Vérifier que le coefficient de proportionnalité
est égal au produit de la masse volumique
de l'eau Peau par l'intensité g de la pesanteur.
Discuter un modèle VAL
4 Vérifier que ce modèle est en accord avec
les indications données dans l'encadré A.
Un pas vers le cours
Rendre compte à l'écrit COM
5 Quelle est la relation entre la différence
de pression PB-PA de l'eau et la différence
de coordonnée verticale ZA-ZB? Préciser
la signification des termes et leurs unités.
196 MOUVEMENT ET Leurs unités