ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L'air qui nous entoure
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Exercice 2: Risque d'implosion d'un tube de télévision

 

D’après n°8 P. 114 Durandeau

Dans un tube de télévision, la pression est très faible par rapport à la pression atmosphérique. On considère que la pression du gaz résiduel qui y est contenu est de 1,0.10-3 Pa. La pression atmosphérique est 1020 Pa.

La paroi avant, plane, d’un tube de téléviseur 16/9 a comme dimension 62cm x 35 cm.

1. Quel intérêt y a-t-il à avoir une pression très faible à l’intérieur d’un tube de télévision (on utilisera l’interprétation microscopique de la pression) ? Indication : pour une télévision, l’image se forme grâce à l’arrivée d’électrons sur la paroi avant (écran) du téléviseur après avoir traversé le tube.

2. Calculer la valeur de :
- la force exercée par le gaz intérieur (Fi) sur la paroi avant du tube ;
- la force exercée par l’air extérieur (Fe) sur la paroi avant du tube.

3. Représenter ces deux forces sur un schéma en indiquant laquelle des deux forces est la plus grande et où se trouve l’intérieur et l’extérieur du tube. On ne cherchera pas à respecter une échelle précise.

4. Calculer la valeur du vecteur somme des forces pressantes exercées sur la paroi avant du tube et la représenter en indiquant l’échelle choisie.

5. Pourquoi dit-on qu’un tube de télévision peut facilement imploser ?


Corrigé: Risque d'implosion d'un tube de télévision

1. Si la pression est très faible c’est qu’il y a relativement peu de molécules de gaz à l’intérieur du tube (comparativement au nombre de molécules dans le même volume d’air à pression atmosphérique). On cherche à minimiser le nombre de molécules pour minimiser le risque de chocs avec les électrons qui doivent si possible ne pas être déviés avant d’arriver sur l’écran. 

2. On note Pi la pression intérieure. La valeur de la force Fi exercée par l’intérieur sur la paroi est Fi =Pi.S. AN : Fi = 1,0.10-3x0,62x0,35=2,2.10-4 N.

 - la force exercée par l’air extérieur (Fe) sur la paroi avant du tube.

On note Pe la pression extérieure. La valeur de la force Fe exercée par l’extérieur sur la paroi est

Fe =Pe.S. AN : Fe = 1020.102x0,62x0,35=2,3.104 N.

3.

4.
En gardant 2 chiffres significatifs, la force résultante a pour valeur F = Fe-Fi = 2,3.104 N

2,3 cm avec une échelle 1cm pour 1. 10 .104 N 

5. La différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur a pour conséquence une action très forte de l’air extérieur sur le tube (relativement fragile puisqu’il est en verre). Le tube risque donc en cas de choc par exemple d’imploser (les morceaux de tube se dirigent tous violemment vers le centre du tube).