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Une bille chutant dans un fluide subit une force de frottement visqueux dite force de Stokes s'opposant au mouvement de la bille et dont l'intensité évolue avec la
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le nom du glycérol se présente sous la forme d'un liquide transparent, visqueux, incolore et non La viscosité désigne la capacité d'un fluide à s' écouler Lors de sa chute, la bille atteint rapidement sa vitesse limite vlim avant son passage au Remarque : on peut vérifier les valeurs de A et B proposées dans le sujet :
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27 fév 2016 · B Chute dans un liquide visqueux : mesure d'un coefficient de viscosité (barème sur 25 points) On considère une bille d'acier de masse
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chute de deux billes de masses différentes, mais de le cas d'une chute dans un milieu visqueux fluide proportionnelle à la vitesse en utilisant la mé-
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b) influence de la viscosité ou de la masse volumique du fluide sur la vitesse limite EX03 Déterminer les différentes vitesses limites de chute de billes de rayon
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Appliquer la deuxième loi de Newton à un corps en chute verticale dans un fluide et établir l'équation Bien sûr il s'agit de la bille dont on veut étudier le mouvement sur la bille ? Poids, poussée d'Archimède, force de frottement fluide a
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I°) Expérience
1°) Prévoyez et rédigez le(s) expérience(s) qu"il convient de faire pour répondre à la question suivante :
Comment évolue la vitesse de la bille lors de sa chute (Est-elle constante ou non ?)On pose délicatement la bille au niveau de la graduation 250 mL (la bille doit partir sans vitesse initiale) et on
mesure les temps intermédiaires pour la même distance parcourue . Il faut déclencher le chronomètre au moment où la bille quitte l"interface air-liquide vaisselle.2°) Notez les résultats de vos mesures puis commentez.
n°positionDt entre 2 positions
successives duréeécoulée
0 0 0
1 1,93 1,93
2 3,12 5,05
3 3,15 8,2
4 3,1 11,3
5 3,2 14,5
6 2,97 17,47
7 3,14 20,61
8 3,1 23,71
9 3,02 26,73
On constate sur le tableau des valeurs (la courbe n"est pas obligatoire) que la bille voit sa vitesse augmenter au début (Dt augmente) puis cette dernière se stabilise (Dt globalement stable à partir de la deuxième position II°) Chute verticale d"une bille dans le liquide vaisselle1) Exploitation d"un document vidéo
2) Étude du graphe v(t)
a) Le graphe v = f(t) présente deux régimes dans le mouvement de la bille: d"abord un régime transitoire puis un
régime permanent. Sur le graphe v(t), indiquer la délimitation dans le temps des deux régimes.
Avec le graphique de la vitesse le régime permanent semble s"établir à partir de 0,2 s (auparavant on avait le
régime transitoire). b+ d) Comment évolue la vitesse de la bille dans les deux régimes ?La vitesse de la bille augmente de façon quasi régulière dans le régime transitoire pour quasi se stabiliser dans le
régime permanent aux alentours de 0,9 m/sc) Qui de Pierre ou de Paul à raison ? Au vu des résultats précédents Pierre a raison la vitesse d"un objet tombant
dans l"eau finit par se stabiliser au bout d"un certains temps.3) Application du principe de l"inertie
a) Rappeler l"énoncé du principe de l"inertie (voir cours force et mouvement dans le sport). Correction TP Chute verticale d"une bille dans un liquide visqueux TP n°14 (Physique)00,511,522,533,5
0 2 4 6 8 10
n°positionRégime transitoire
Régime permanent
Un corps est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme si et seulement si les forces qui s"exercent sur lui se
compensent (ou s"il n"est soumis à aucune force) ce principe s"appliquant dans des référentiels terrestres et pour
des courts instants.b) Que peut-on conclure sur les forces appliquées à la bille au cours de la chute dans le régime permanent ?
Le mouvement de la bille est rectiligne uniforme par rapport au référentiel du laboratoire et ce dans le régime
permanent donc les forces se compensent.c) Soit F? la force qui compense le poids en régime permanent. Caractériser et représenter sur un schéma les
forces qui agissent sur la bille.F? et P?ont même norme mais ce sont deux vecteurs de sens opposés de façon à se compenser.
4) Prolongement
La force
F? qui compense le poids P?a deux composantes: la poussée d"Archimède AP?(force constante) et une
force de frottement f? qui dépend de la vitesse. On a F?=f?+ AP?= -P? On considère les 3 schémas ci-contre qui correspondent à 3 instants de la chute de la bille: instant initial, instant en régime transitoire, instant en régime permanent. a) Associez chaque schéma à un instant en justifiant votre choix. A l"instant initial les forces ne se compensent pas car le principe d"inertie n"est pas vérifié (la bille n"a pas un mouvement rectiligne uniforme) d"autre part le bille est immergéemais elle n"est pas encore en mouvement (donc pas de force de frottement) : c"est le deuxième schéma.
Quand la bille voit sa vitesse augmenter on est en régime transitoire : les forces ne se compensent toujours pas car
les frottements ne sont pas assez importants : c"est le troisième schéma. Enfin dernier cas la bille est en régime
permanent, la vitesse est constante dans ce cas le principe d"inertie s"applique : les forces se compensent, cela
correspond au premier schéma. b) Comment varie la force de frottement quand la vitesse augmente ?Plus la bille va aller vite plus les frottements de celle-ci avec le liquide vaisselle vont devenir importants : ce
constat est confirmé par les explications de la question a)(ci-dessus). P? P? P? f? f?