DM de physique (thermodynamique)

Bonjour,
Je bloque sur plusieurs questions sur mon dm de physique

Sujet:
https://2img.net/r/ihimizer/img329/4715/dm901wz2.jpg
https://2img.net/r/ihimizer/img90/1047/dm902uo5.jpg

Ce que j'ai fait au brouillon :

Dans l'exo 1 je me suis trompé pour a c'est l'inverse ( grosse erreur d'inattention honteuse^^). Mais le problème c'est aussi que je trouve n'importe quoi dans la question 2 alors que rho1<rho<rho2 me semble tout a fait logique
https://2img.net/r/ihimizer/img393/9568/dm903th9.jpg

Dans l'exo 2 la je séche pas mal. Pour la 1 je dirais que l'accélération est nulle, ce qui reviendrait à un PFS?
https://2img.net/r/ihimizer/img393/6973/dm904gn0.jpg

Dans l'exo 3 je voudrais savoir si mes résulats sont corrects.De plus pour la 7 je ne vois pas trop comment le montrer
https://2img.net/r/ihimizer/img227/4189/dm905tu9.jpg

Dans l'exo 4 mon calcul dans la question doit être faux puisque je pense qu'il faut retrouver le poids de l'eau donc le volume d'une demi sphère,non ?
https://2img.net/r/ihimizer/img227/1399/dm906nt3.jpg


Voilà je vous remercie par avance pour votre aide

Bonjour Dolloe,

Je n'ai regardé que ton premier exo pour l'instant. Tu as fais une GROSSE erreur dans l'expression de la poussée d'Archimède du fluide 1. Du coup, tu as une erreur de signe. Essaie de revoir ça.
Je regarde le reste et je te réponds pour la suite.

Bonjour Gaudeline,
S'agit il du fait qu'il faille mettre un signe "+" et non "-" ? Je pensais que ca poussait vers le bas..

Dans tous les cas j'ai fait une Grosse erreur :
a=h*(rho2-rho)/(rho1+rho2)

Concernant le 2ème exo: on dit que le corps atteint une vitesse limite qui reste constante par la suite. Tu as bien une accélération nulle et tu écris le PFD correspondant (on ne peut pas vraiment dire PFS, le corps étant en mvt, mais sans accélérer).
Ton travail est bon. Pour le premier principe (système fermé, voir ton cours je pense, on n'étudie que les syst fermés en 1ère année!), n'oublies pas qu'on étudie l'eau + le corps. L'eau est au repos macroscopiquement, mais le corps?

Concernant le 3ème exo: OK jusqu'au 4. Au 5, pquoi écris-tu poussée d'Archimède du GP? aucun corps n'est immergé dans le GP. Il faut formuler autrement cette force.
Au 7. tu dois écrire la somme des forces (il n'y a pas que Fasc) et en déduire à quelle condition le ballon s'arrête de monter.

Concernant le 4ème exo: Attention! la cuve est hémisphérique, pas cylindrique. De plus, tu ne peux pas intégrer les forces élémentaires vectorielles! il faut projeter.
Et dernière chose: z et theta ne sont pas indépendants! Tu ne peux pas les intégrer séparément.

Attention! Reviens chaque fois à la définition de la poussée d'Archimède: c'est l'opposé du poids du fluide déplacé. Le poids sera toujours vers le bas donc Archimède tjs vers le haut!

Tout d'abord je vous remercie.
Oki merci pour ces précisions concernant la poussé d'archimède
Pour l'exo 1 la condition s'obtient en disant que a doit être positif c'est cela ?

Pour l'exo 2 si on prend comme système l'eau et le corps, celui ci est au repos, non ? Mais sinon dans mon premier principe d'ou venait le problème ?

Pour l'exo 3 il s'agit du poids qu'exerce le gaz plutot
Pour la 7 je dois tenir compte du poids de la nacelle?

Pour l'exo 4 Désolé je ne vois pas en quoi la cuve soit hémisphérique, cela change quelque chose ? De toute facon la force est selon uz qui est constant donc j'ai juste a faire scalaire uz pour intégrer
Par contre je ne sais pas comment on intégrère lorsque 2 variables sont dépendantes l'une de l'autre.

Exo 1: a > 0 oui et une condition sur la borne max de a. a doit être inférieur à ...

Exo 2: le corps est en mouvement. Décomposes ton syst en 2 sous-syst: Delta E = Delta U(eau)+ Delta U(corps).
Pour W + Q il faut raisonner sur le système total. W représente le travail des forces extérieures au système. Demande-toi si la force de frottements est extérieure!

Exo3:OK. Oui, le poids de la nacelle intervient.

Exo4: ça change tout. Si c'est une forme sphérique, tu utilises les coordonnées .... pour exprimer ton élément de surface. Oui, tu dois projeter sur uz. Si les variables sont liées, tu en exprimes une en fonction de l'autre et du coup, tu n'as plus qu'une seule variable.

Petite question: combien de temps as-tu pour faire ce DM? L'exercice 2 est vraiment délicat et le 4 aussi (vu votre programme). Comment trouves-tu ces exercices? Est-ce tjs ce type de niveau de difficulté que vous avez? Les élèves y arrivent bien en général?
Je te demande ça pour me faire une idée du niveau des autres TSI car je n'ai pas trop de points de comparaison.

Exo 1 : Oki je vois mieux maintenant

Exo 2 : D'accord mais si ls forces de frottements sont effectivement intérieures au système comment on en déduit que delatU=-Wf ?

Exo 3 :Ok je vais voir.

Exo 4 : Ca serait les coordonnées sphériques ? Dans un formulaire on a vu que l'élément ds était en coordonnées sphériques R*dtéta*R*sin(téta)d(phy)
D'accord pour l'intégrale.

Petite réponse : Je pense que j'ai du facilement mettre 1 heure/1 heure 30. L'exercice 1 ressemblait a un exercice que l'on avait fait en TD. C'est vrai que j'ai un peu de mal avec ces exercices , alors qu'en TD lorsque le prof fait j'ai l'impression de tout comprendre mais seul devant ma feuille de dm ca devient différent^^. Les autres élèves eux aussi galèrent souvent (d'habitude je suis bon en physique lol).
Disons que le dernier dm par exemple ou il n'y avait que de la chimie était vraiment accessible.
Les dm que tu donnes sont'ils de ce niveau à peu près ?

Je pense que je donne des DM un peu plus simples. J'utilise bcp les annales (Petites Mines et CCP) en les guidant un peu plus parfois.
Quand je te demandais le temps que tu avais pour le faire, c'est le temps entre la distribution de l'énoncé et le jour où tu dois rendre ta copie
1h-1h30 pour commencer à avancer les 4 exos, c'est rapide, bravo! Je pense honnêtement (mais je suis passée de l'autre côté donc c'est normal) qu'un DM comme ça se fait (en entier et proprement) en au moins 5h si tu connais déjà bien ton cours.
Vous passez du temps sur les TD? Vous devez les chercher à l'avance et le prof corrige? Parce que mes élèves ne cherchent pas à l'avance (et pas que les miens je pense ) et donc je passe bcp de temps à les faire chercher en TD et passer au tableau. Je crois que c'est assez efficace, même s'il faut qu'ils les refassent tous seuls pour vraiment bien les assimiler!

Pour en revenir à ton DM. Pour les forces de frottements, tu les fais intervenir dans le Delta E du corps (rappelle-toi un théorème de méca).

D'accord moi je ne saurais te dire d'ou vient l'inspiration de mon prof lol.
En fait dans mon lycée chaque semaine il y a un dm en alternance Maths;Physique;GE&GM que l'on nous donne le lundi matin et à rendre le lundi suivant.
Oui en fait j'ai oublié de tenir compte du fait que ca faisait un moment que je l'avais lu et réfléchi
De plus en même temps il y a pas d'erreurs et de choses que je n'ai pas traitées....
Oui c'est vrai en général je passe aussi beaucoup de temps sur les dm.
En physique chaque semaine on doit rédiger un petit exercice issu de la feuille de TD que l'on doit rendre puis que l'on corrige (d'ailleurs il y a beaucoup de copies entre internes sur ces exos).En cours (TD) on fait les autres exos mais le prof fait pas mal de truc (on répond à ses questions,on cherche un peu)

Pour le dm je pense au TEM vu que c'est une force non conservative : delatE=Wf ?
Par contre le hic aussi c'est que j'ai l'impression d'oublier pas mal de choses depuis le début de l'année.

Oui, c'est le bon théorème!

Merci pour les infos. C'est intéressant de voir comment fonctionnent les autres prépas et ce qui marche bien. L'alternance des DM est une bonne organisation par exemple.
D'ailleurs, vos DM sont notés? C'est tjs le grand débat (pour les profs) entre noter les DM donc prendre le risque de se retrouver avec 20 copies identiques (j'exagère un peu...) et ne pas les noter et prendre le risque qu'aucun élève ne le fasse!
Bon courage pour la suite et n'hésite pas si tu as d'autres questions.

Merci.
De rien. Je ne sais pas si cela marche bien par contre..
Pour la notation cela dépend de mes profs :
-En maths les dm ne sont pas notés (la prof va quand même mettre une pénalité a ceux qui ne le font pas assez sérieusement)
-En physique et en méca les dm ne sont pas notés non plus mais si on le fait bien on a le droit à un bonus pour nos prochains ds.
-En élec par contre le prof lui note.

J'avoue ca m'est déja arrivé de recopier 2/3 dm en méca (en même temps j'ai de grosses difficultés dans cette matière)

Merci de te proposer.En tout cas je vois qu'en prépa il y a de très bons profs, ce qui motive beaucoup..
Ecoute je vais essayer de m'y remettre demain et si j'ai d'autres soucis je t'en ferai part.

Désolé de te déranger encore mais je voudrais savoir

Dans l'exo 4, pour la 3 En sphérique d²S=Rd(têta)Rsin(têta)d(phi) soit d²S=R²sin(têta)d(têta)d(phi).
Mais après pour la 4 je transforme z=R sin(têta)
Donc P(z)=R*rho*g*sin(têta)
Donc Fp.uz = R^3*rho*g (integral de sin^2(têta)d(têta))*(integral d(phi))
Est ce cela ? De plus quelles sont les bornes d'intégration , 0 à Pi/2 ?

Fais bien ton schéma et place l'angle theta des coord. sphériques. Place ensuite ton z. Tu trouveras la bonne relation entre z et theta.
As-tu bien fait Fp.uz? Quand on projette, ça ajoute certains facteurs normalement. Dessine ta force exercée en un point de la cuve et regarde comment elle se projette.
Pour les bornes: essaie de visualiser entre quoi et quoi doit varier l'angle phi pour couvrir toute la demi-sphère et pareil pour l'angle theta.

Pur tout te dire pour les bornes il me semblait que phi c'est de 0 à 2 pi et que téta c'est de 0 à pi/2.
Cependant comme je ne trouvais pas le volume de la sphère/2 je pensais m'être trompé.

La relation z=sin téta je ne vois pas pourquoi elle est fausse.
Quand je fais Fp.uz =Norme de Fp*cos téta
En fait j'ai vraiment du mal quand je projette en 3D.

Tu as les bonnes bornes. Après, ta projection dépend de comment tu as pris ton theta. Si tu le définis comme en sphériques, c'est (uz,OM) et comme ton axe Oz est vers le bas ça donne un certain angle.
Tu as peut-être pris l'angle complémentaire (pi/2 - theta) par rapport au theta des sphériques. Tu as le droit de la faire mais tout doit être en accord avec ce choix ensuite.

Je ne vois pas ta relation f = sin theta.
Mais ton z = R sin theta me laisse penser que tu as choisi l'angle theta comme je t'ai expliqué plus haut. Et avec ce choix, ta projection de force n'est pas en cos theta.
Essaie de revoir ça.

Et en effet, à la fin tu retrouves le poids du volume d'eau.

PS: tu n'as pas à projeter en 3D. Il suffit de travailler sur une coupe de ta cuve (comme le dessin de l'énoncé).

Merci pour cette confirmation et pour ces explications.
Effectivement je me suis trompé je voulais dire z=R sin (téta) et non pas f...
Oui on dirait je me suis mélangé dans mes projections.

Oui en fait c'est bon je crois avoir trouvé.
Je te remercie encore une fois pour ton aide.

De rien