Exos sympa sup/spé[bis] & Muscler son sens Physique !

Une question d’ingénierie et une question de physique :
youtube.com/watch?feature=p … LzfIncPNxs
Avitailler un avion long courrier avec un avion ravitailleur dans le but d’économiser du carburant :
D’où provient l’idée, qu’est-ce qui fait qu’on se dit que ça a une chance de marcher ?
Conclure sur la pertinence du système

On creuse un tunnel entre deux points diamétralement opposés à la surface du globe dans le but de la traverser de part en part rapidement
Estimer la vitesse au centre de la terre en négligeant tous les frottements d’un objet tombé en chute libre (cette partie est vraiment marrante je tombe sur une vitesse et une position sinusoidales)
En fait, on considère qu’il y a de l’air à 287K partout dans le tunnel. Quelle est sa pression ?

Le prenier ne va pas donner grand chose à l’ordre 1. Je suppose que ce n’économise disons que 10% (ce qui est énorme économiquement mais pas assez pour qu’une analyse « à la louche » donne un résultat fiable).

Pour le second, oui ca fait un sinus et c’est bien normal si on pense ca « énergie / symétrie ».
Pour la pression, ca dépend. Ton véhicule bouche tout le tunnel? Je suppose aussi qu’on est supersonique donc ton hypothèse d’un air à 287K partout…hum :wink:

Pour la pression on suppose que c’est sans véhicule. Comme ça en prime c’est indépendant de la section du tunnel, pas forcément constante d’ailleurs.

Indice pour le premier : à l’ordre 1 dans le cas d’un avion type de boeing 737 le résultat est définitif
Dans le cas d’un avion type a380 ou b777 à plus de 15 kkm de rayon d’action, c’est différent, mais on peut tout de même conclure sur la base d’autres arguments : le bon sens et le sens de l’ingénieur

Un autre exercice, cette fois c’est vraiment du sens physique
On parle de théière :

On remplit une théière dans un évier, jusqu’à ce qu’elle déborde
Le niveau du haut de la théière est à peine supérieur à celui du bec (epsilon sur le dessin)
A priori l’eau entre par le haut et sort par le bec de la théière, sur la droite

Evaluer, en régime permanent, le débit qui sort effectivement du bec en fonction des caractéristiques du robinet, classique, de votre cuisine.
En fait, donner l’allure du graphe du débit sortant du bec en fonction du débit sortant du robinet

Voici un exercice que je vous conseille de regarder :

1°/ Donner la définition d’un front d’onde.

2°/ L’appliquer à une onde progressive en une dimension du type |‹  ›‹  ›‹  ›‹  ›‹  ›‹  ›‹  ›‹  ›‹  ›|___> x

Onde se propageant sur une corde élastique dans le sens des x croissants.

Good Luck

Jay Olsen a écrit:

Un autre exercice, cette fois c’est vraiment du sens physique
On parle de théière :

On remplit une théière dans un évier, jusqu’à ce qu’elle déborde
Le niveau du haut de la théière est à peine supérieur à celui du bec (epsilon sur le dessin)
A priori l’eau entre par le haut et sort par le bec de la théière, sur la droite

Evaluer, en régime permanent, le débit qui sort effectivement du bec en fonction des caractéristiques du robinet, classique, de votre cuisine.
En fait, donner l’allure du graphe du débit sortant du bec en fonction du débit sortant du robinet
euh ben … la théière est de hauteur infinie ?
parce que si oui en permanent ce n’est pas très compliqué (ou alors j’ai pas compris l’énoncé :stuck_out_tongue: )

Enfin une réponse !
La théière est une théière normale, tu peux la considérer de taille infinie si ça te chante afin de résoudre l’exercice.
Mais il s’agit de donner une courbe d’allure.

Note : on remplit la théière par le haut et on veut le débit en sortie du bec. On sait que la conservation de la masse nous donne débit robinet = débit bec + débit couvercle, mais on veut uniquement la partie bec

Alors, quand on ouvre de plus en plus grand le robinet dans la théière pleine, quel est le débit qui sort du bec ? En fonction du débit d’entrée.

Bonjour,

Considère-t-on que l’eau est chaude ?

Si on note alpha la taille de l’« entrée » du bec (au niveau du lien entre la théière et le bec) et qu’on suppose que alpha=1 (unité arbitraire) alors le résultat dépendra de epsilon, mais aussi de la hauteur de la théière. Les dimensions de la théière conditionne le débit en sortie du bec : oui ?

Ou sinon, on peut appeller Torricelli et c’est fini. Reste à savoir si le bec de la théière barrit (i.e en forme de trompe d’éléphant (il suffirait de coller un x^2 avec un -x^2) ou s’il glatit (i.e en forme de bec d’aigle (en alpha.x^2, quitte à prendre alpha=1)) : cela conditionnera la réponse finale.

Cordialement

Kdy à côté de la plaque mais je te remercie pour l’intérêt porté à mon problème
Indice : que se passe-t-il à bas débit ? À haut débit ?

Bon, l’exo précédent n’ayant pas eu le succès escompté, je vous propose un autre exo, bien plus simple cette fois

On considère une voiture hybride qui roule dans une légère descente. Les frottements de l’air compensent exactement la pente pour une vitesse v bien précise qu’il faut conserver car il y a du trafic derrière, disons que v se trouve entre 80 et 130 km/h (situation classique)
Classer les moyens suivants pour consommer le moins possible :

  • Couper le moteur thermique
  • Mettre la plus grande vitesse
  • Rouler au point mort

A la demande générale, je poste la solution de la théière qui déborde.
En théorie, si tout se passait parfaitement bien, on aurait une courbe débit en entrée = débit en sortie bec
C’est notamment le cas si epsilon est très grand devant une certain dimension caractéristique. Laquelle ? On le verra plus tard.
Donc si tout se passait bien on aurait une droite : la première bissectrice

En fait, ça ne se passe comme ça que à bas débit. Quel est donc le débit en question ?
Le débit à partir duquel tout devient turbulent et en bordel !!
Voilà l’allure de la solution, la courbe rouge est le comportement réel à haut débit, je ne suis pas trop sûr de la pente, mais je pense que la perte de débit est assez violente. C’est pour ça qu’il ya deux pentes de violence différente

Pourquoi ? Lorsque le jet d’eau est vachement fort, il induit de fortes turbulences, ce qui, je crois, fait baisser le niveau moyen de l’eau aussi.
Ou alors, les éclaboussures font que l’eau sort entièrement et directement par le haut.
Finalement epsilon devient négatif en moyenne, et la petite partie du temps où il est positif laisse sortir un débit faible.

Autre explication, l’eau du jet crée un effet dynamique. Peut-être que pour certaines géométries, le flux interne à la théière vient s’interposer juste devant l’entrée du bec et empêche le epsilon de jouer son rôle.

En bref, le sens physique c’est que du gros bordel vient se passer là dedans ! Lequel exactement ??
Je n’ai pas assez poussé l’expérience

J’ai une question:
En tant que terminale (bientôt en sup), que puis-je faire pour ‹ ‹ muscler mon sens physique › ›? :grin:

Commencer par répondre aux questions qu’on te pose sur ce topic et me débider !!!

Jay Olsen a écrit:

Commencer par répondre aux questions qu’on te pose sur ce topic et me débider !!!
Donc les questions posées sont pas uniquement destinées aux sups/spés? :grin: (Dans ce cas, je serai heureux de te débider. :laughing: )

MihoAzuki a écrit:

J’ai une question:
En tant que terminale (bientôt en sup), que puis-je faire pour ‹ ‹ muscler mon sens physique › ›? :grin:
Stop avec ces questions à la con, si vous voulez « muscler votre sens physique », intéressez-vous un peu à ce qui vous entoure, comment les trucs marchent, posez-vous des questions, devinez comment tel truc fonctionne. Bref, faites preuve de *** bon sens ***.

Pas mieux.

Un autre question de sens physique. Svp ne me laissez pas bider :
Une voiture consomme-t-elle plus la nuit ou le jour ?
Consomme-t-elle plus par une nuit d’été ou une nuit d’hiver ?

Très qualitativement, la voiture consomme plus quand il fait plus froid :

  • le moteur met plus de temps à chauffer
  • la pression des pneus est moindre
  • l’essence se dilate avec la chaleur, donc par grand froid, à volume égal injecté, on aura consommé plus d’essence.
    Si de plus on suppose qu’il y a plus de vent en hiver…

Quid du rendement de Carnot qui est meilleur quand le milieu externe est froid ?

Tout ce que tu dis c’est effectivement de vrais effets
L’air est également plus dense et frotte plus.

Je prétends qu’il existe une température extérieure (réaliste) à partir de laquelle la voiture consomme plus : laquelle ?

Bonsoir à tous en cette dure période d’oraux,

voilà au cours de mes révisions je me suis amusé à inventé un exercice et j’en suis bien trop fière pour ne pas le partager, il ne fait appelle qu’à des connaissances de taupes (et fait intervenir divers chapitres) :

On suppose que la Terre est un trou noir (i.e. même rayon). Calculer la pression minimal en son centre.

Bonne réflexion ^^ (bien sûr il va de sois de savoir à peu près c’est quoi un trou noir :smiley: )