ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

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

Exercice 3: Force et pression dans une seringue

 

On suppose qu’on appuie légèrement sur le piston d’une seringue horizontale bouchée. La pression du gaz contenu dans la seringue est alors de 2,0 bars.


1. Donner la valeur de cette pression dans l’unité légale.

2. Quelle est la valeur de la force pressante exercée par ce gaz sur une portion de paroi de la seringue dont la surface est 2,5 cm2 ?

3. On comprime le gaz en appuyant sur le piston. La pression du gaz devient 2,5 bars. Quelle est alors la valeur de la force pressante exercée par le gaz sur la portion de paroi précédente ?

4. Faire l’inventaire des forces exercées sur le bouchon et représenter ces forces (le bouchon restant immobile)

5. Si on continue à appuyer sur le piston de la seringue, que va-t-on observer pour le bouchon ? Indiquer en quoi cette observation est cohérente avec les lois de la mécanique ?


Corrigé: Force et pression dans une seringue

1. 2,0.105 Pa

2. Quelle est la valeur de la force pressante exercée par ce gaz sur une portion de paroi de la seringue dont la surface est 2,5 cm2 ?

F = PS, on obtient F= 50 N 

2. On comprime le gaz en appuyant sur le piston. La pression du gaz devient 2,5 bars. Quelle est alors la valeur de la force pressante exercée par le gaz sur la portion de paroi précédente ?

F = P’S = 63 N

3. Actions sur le bouchon :

- celle de l’air intérieur Fi ;

- celle de l’air extérieur  Fe ;

- celle de la Terre P ;

- celle de la seringue Fs  (en particulier frottements).

Les forces  Fi et  Fe sont horizontales.

Le bouchon est immobile donc les forces se compensent.

Les forces verticales doivent se compenser : la composante verticale de Fs doit donc compenser le poids.

Les forces horizontales doivent se compenser.

4. Le piston va être expulsé. Si on appuie plus fort sur le piston, il arrive un moment où la force exercée par la seringue ne permettra plus d’assurer la compensation des forces, ce qui implique selon les lois de la mécanique une variation de la valeur de la vitesse ou de la direction (variation de vitesse pour notre cas)