Exercices Corrigés de Mesure et Instrumentation PREFACE Ce livre est destiné aux étudiants de première année de l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis
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[PDF] EXERCICES DE MESURES ET - Karim Bourouni
Exercices Corrigés de Mesure et Instrumentation PREFACE Ce livre est destiné aux étudiants de première année de l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis
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ENIT, Campus Universitaire, B.P. 37, 1002 Tunis Le Belvédère, Tunisie, Tel: (216) 71 874 700, Fax: (216)71 872 729, http://www.enit.rnu.tn,
Email : karim.bourouni@enit.rnu.tn, karimbourouni@yahoo.fr, Site Web : www.karimbourouni.comEXERCICES DE MESURES ET INSTRUMENTAION
AVEC QUELQUES CORRIGES
1ère ANNEE TOUTE OPTION
A l"Ecole Nationale d"Ingénieurs de Tunis
Université de Tunis El Manar
Karim Bourouni
Maître Assistant en Génie Industriel
Janvier 2011
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ENIT, Campus Universitaire, B.P. 37, 1002 Tunis Le Belvédère, Tunisie, Tel: (216) 71 874 700, Fax: (216)71 872 729,
http://www.enit.rnu.tn, Email : karim.bourouni@enit.rnu.tn, karimbourouni@yahoo.fr, Site Web : www.karimbourouni.com 1 ______________________________________ Exercices Corrigés de Mesure et InstrumentationPREFACE
Ș¨¯²§³"Ɏ ³Ôº§²²¯·»"ȍɎ /3ŴųųȍɎ 3®"¸³¯¹º§´©"ȍɎ "º©ȌșȌɎ ¬¯´Ɏ ª"Ɏ ¸Ô¼¯¹"¸Ɏ ¹µ´Ɏ ©µ»¸¹Ɏ "ºɎ
3 ______________________________________ Exercices Corrigés de Mesure et InstrumentationMODE D"EMPLOI
. La page de la correction est indiquée dans le sommaire.Chapitre 1. : Analyse dimensionnelle
Ɏ1111 ???? ANALYSE DIMENSIONNELLE
_____________________________ ▪ EXERCICE 1 &¸§´ª"»¸Ɏ 2¿³¨µ²"Ɏ Ɏ4´¯ºÔ¹Ɏ 4´¯ºÔ¹Ɏ2(Ɏ5¯º"¹¹"Ɏ ³Ɏ¹ɉŴɎ
5¯º"¹¹"Ɏ§´»²§¯¸"Ɏ w ¸§ªɎ¹ɉŴɎ
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,§¹¹"Ɏm ±ɎȘ±¯²µ¸§³³"șɎ ,µ³"´ºɎª"Ɏ¬µ¸©"Ɏ M -Ȍ³Ɏ ,µ³"´ºɎ©¯´Ôº¯·»"Ɏs ±Ɏ³ŵ¹ɉŴɎ %¸Ô·»"´©"Ɏn 'ÀɎȘ®"¸ºÀșɎ +µ´»"»¸Ɏªȟµ´ª"Ɏl ³ȍɎ Ɏ /Ô¸¯µª"ɎT ¹Ɏ /»²¹§º¯µ´Ɏw ¸§ªɎ¹ɉŴɎ 5 ______________________________________ Exercices Corrigés de Mesure et Instrumentation´²"Ɏ¹µ²¯ª"ɎW ¹¸ɎȘ¹ºÔ¸§ª¯§´șɎ
Tableau 1.2. Dimensions des grandeurs électromécaniques"®§¸"ɎÔ²"©º¸¯·»"Ɏ·ȍɎ0Ɏ "ɎȘ"µ»²µ³¨șɎ
/µº"´º¯"²ɎÔ²"©º¸¯·»"Ɏ5Ɏ 5ɎȘ5µ²ºșɎ
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"µ´ª»©º¯¼¯ºÔɎÔ²"©º¸¯·»"Ɏg S m-11Ô¹¯¹º§´©"Ɏ1Ɏ W (ohm)
%µ¸©"ɎÔ²"©º¸µ³µº¸¯©"Ɏ$ȍ"Ɏ V (Volt) /µº"´º¯"²Ɏ¼"©º"»¸Ɏ A Wb/m"µ"¬¬¯©¯"´ºɎª"Ɏ¹"²¬Ɏ¯´ª»©º§´©"Ɏ+Ɏ H (henry)
¯´ª»©º§´©"Ɏ,Ɏ H (henry) ,µ³"´ºɎ³§´Ôº¯·»"Ɏ m A m2 F/m /"¸³¯ºº¯¼¯ºÔɎ³§´Ôº¯·»"Ɏm0 H/m ▪ EXERCICE 21. Donner la définition d"une grandeur physique et sa propriété
fondamentale2. Une masse est mesurée à l"aide de deux unités U
1 et U2. Le rapport de
ces deux unités estŴŵ4
41=2.1. Quelle est la valeur du rapport des deux résultats de mesure ?
2.2. La livre anglaise ou pound (U
2) vaut 0.453492 kg. En prenant le
kilogramme pour (U1), quelle est la masse en kg de 0.275 pound ?
Chapitre 1. : Analyse dimensionnelle
3. Le psi est l"unité de mesure anglo-saxonne "pound per square inch" de
la pression. On donne les équations aux unités : {1} [inch] = {2.54 10 -2} [mètre] {1} [pound] = {4448222} [Newton] Que vaut le psi dans le système international ? On rappelle que l"unité SI de pression est le Pascal et représente la pression exercée par une force de 1 Newton sur la surface de 1 mètre carré.4. Etablir l"équation aux dimensions et donner la valeur numérique dans le
système SI de la constante de Boltzmann :1±=
On rappelle que le système SI Comprend 7 unités : Longueur (L), Masse (M), temps (T), courant électrique (I), température (K), quantité de matière (mol), et intensité lumineuse (Cd).On donne R = 8.314510 J mol
-1 K-1, NA = 6.0221367 1023 mol-15. L"indice de réfraction de l"air affecte les longueurs d"onde des radiations
électromagnétiques par la relation :
¼¯ª"§¯¸´l=l´ (1.1)
Les formules d"Edlen permettent de calculer l"indice de réfraction de l"air La première formule d"indice de réfraction de l"air dans les conditions standards.Où n
s est l"indice de réfraction dans des conditions d"air standards, c"est à dire pour une température T = 15°C et une pression P = 101325 Pa et s=1 lest le nombre d"onde (en mm-1) dans le vide la radiation considérée. La deuxième formule donne l"indice de réfraction de l"air dans les conditions d"utilisation. (1.3)Où n
tp est l"indice de réfraction de l"air à la température T (en °C) et à la pression P (en Pa)5.1. Quelle est la dimension de l"indice de réfraction n ?
5.2. Donner la dimension de l"unité des nombres figurant dans les
expressions (1.2) et (1.3) : 8342,13; 13; 130; 15997; 0,003671; 1.04126 10 -5 7 ______________________________________ Exercices Corrigés de Mesure et Instrumentation6. Dans les domaines de la géométrie, de la cinématique, de la dynamique
et de l"électricité, le système SI utilise les quatre grandeurs physiques de base suivantes: Longueur, Masse, Temps et Intensité de courant électrique, dont les symboles sont notés L, M, T et I respectivement.6.1. Compléter le tableau suivant des grandeurs physiques dérivées les
plus courantes.Nom Symbole Equation de
définition Exposants dimensionnelsVitesse V V = L/T
Accélération g g = V/T
Force F F = M g
Energie W W = F L
Puissance P P = W/T
Action A A = W.T
Quantité
d"électricité Q Q = I.TD.d.p U U = P/I
Resistance R R = U/I
6.2. On se propose de construire un système de grandeurs physiques
couvrant le même domaine à partir des quatre grandeurs physiques de base suivantes : Longueur, Action, Temps et quantité d"électricité, dont les symboles seront notés L", A", T" et Q" respectivement. a. Etablir un tableau équivalent à celui qui a été donné plus haut, comprenant dans l"ordre les grandeurs physique suivantes : vitesse v", accélération g", énergie w", puissance p", force f", masse m", intensité de courant électrique i", différence de potentielle u" et résistance r" (on donnera les exposants dimensionnels dans l"ordre suivant L", A", T" et Q") b. Les unités de base du nouveau système sont déduites des unités SI par les relations suivantes :1. [L"] = 2.42631 10
-12 m1. [A"] = 6.626176 10
-34 J.s1. [T"] = 8.093299 10
-21 s1. [L"] = 1.602189 10
-19 CEn déduire les valeurs numériques
a1, a2, a3 et a4 définis ci-après :1.[V"] =
a1 m/s1.[F"] =
a2 N1.[R"] =
a3 WChapitre 1. : Analyse dimensionnelle
1.[T"] = a4 A
EXERCICE 3
1. A partir de l"équation de définition du champ électrique
Edéterminer
la dimension de la permittivité du vide e0 et déduire son unité dans SI2. a. Déterminer la dimension du champ magnétique B et déduire son
unité dans SI b. Déduire la dimension de la permittivité du vide m0 ainsi que son unité dans le SI3. Montrer que la célérité de la lumière dans le vide C vérifie l"équation
suivante :Ŵ"m´e= (1.4)
On donne :
{e0 } = 8.85 10-12 m0} = 12.56 10-7EXERCICE 4 ☺☺☺☺
La force qui s"exerce entre deux charges électriques q et q" séparées par une distance r est donnée en module par la loi de coulomb : La force de la base entre deux fils parallèles parcourus respectivement par les courants I et I", de longueur L et séparés par une distance r est donnée par :´p´
´´´m= (1.6)
1. Donner les dimensions de
e0 et m02. Vérifier l"homogénéité de la relation :
la lumière dans le vide. 9 ______________________________________ Exercices Corrigés de Mesure et Instrumentation2222 ???? INCERTITUDES ET CALCUL D"ERREURS
_______________________________________EXERCICE 1
Deux résistances ont des valeurs respectives 10.7 ±2 ohm et 26.5 ±0.5 ohm. 1. Quelle est la valeur de la résistance équivalente quand ils sont connectées (1) en séries, (2) en parallèle ? 2. Déduire l"erreur sur la résistance équivalente dans chaque cas.EXERCICE 2 ☺☺☺☺
Une résistance R = 5.1 W est traversée pendant 60.0 s par un courant continud"intensité 2.2 A. Quelle est l"énergie thermique dépensée dans cette résistance ?
Donner son incertitude absolue. (Donner le résultat en deux chiffres significatifs) Les incertitudes absolues des différents termes sont au plus égales a une unité de l"ordre du dernier chiffre.EXERCICE 3
Quand on mesure une constante de temps d"un circuit RC, nous supposons l"expression suivante : t-=--= "5555 (2.1)Où :
Vc : Tension aux bornes de la capacité
V s : Tension de saturation V i : Tension initiale V s < Vc < ViCalculer l"incertitude
DA en fonction de l"incertitude sur la tension Vi, Vc et Vs (Nous supposons queDVs = DVc = DVi = DV)
EXERCICE 4
Afin de calculer les pertes de chaleur à travers les murs d"un bâtiment, il estnécessaire de connaître la différence de température entre l"intérieur et l"extérieur.
Des températures de 5°C et 20°C sont mesurées de chaque côté du mur par un
thermomètre à mercure avec un domaine de -25°C à +25°C. La précision des mesures est de ±1% de la lecture, calculer l"erreur possible dans la figure calculée pour la différence de température.