Problème des fontainiers




Stage : "Développer les compétences de la 5ème à la Terminale" Session 2014-2015

Documents produits pendant le stage, les 06 et 07 novembre 2014 à Valognes par
Thème : Différencier ses activités
☐ Lycée (Seconde)

Remarque : ces documents n’ont pas été soumis à l’expérimentation en classe.


 

L’expérience du verre d’eau retourné et le problème des fontainiers

But : Expliquer l’origine du problème des fontainiers.

Prérequis : Les élèves savent ce que sont la pression, les forces pressantes et le poids.

I-Le verre d’eau retourné :

  • Remplir le verre d’eau à ras bords.
  • Poser une feuille de papier en évitant les bulles d’air.
  • Retourner rapidement l’ensemble au dessus de l’évier.

Que se passe-t-il ?



II-Le problème des fontainiers :

Depuis longtemps l’approvisionnement en eau des villes a convaincu les fontainiers que les siphons dysfonctionnent à 18 brasses soit 10,3 m. Une pompe (aspirante) ne peut pas relever de l’eau si la hauteur dépasse 10,3 m.

Il se produit la même chose pour l’expérience du verre : l’eau chute si sa hauteur dépasse 10,3 m.

Niveau expert :

En effectuant un bilan des forces sur l’eau du verre, retrouver la valeur de ces 18 brasses.

Niveau 2 :

Il faut calculer le poids de l’eau et la valeur de la force pressante exercée par l’air atmosphérique lorsque l’eau chute.

Niveau 1 :

Il faut calculer le poids de l’eau et la valeur de la force pressante exercée par l’air atmosphérique lorsque l’eau chute.

1) Connaissant la surface S = 100 cm² d’un verre (section) et la volume d’un cylindre V = hS ; calculer le volume d’eau correspondant à 10,3 m.

2) Calculer la masse d’eau correspondante sachant que la masse volumique de l’eau vaut r = 1000 kg.m-3.

3) Calculer le poids d’eau correspondant.

4) Calculer la valeur de la force pressante exercée par l’air atmosphérique sur l’eau (à sa base) sachant que p = F/S.

5) Conclure lorsque h > 10,3 m.

Documents joints