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Physique-Chimie

Physique

Dynamique du point

Cet exercice consiste à déterminer la proportion de glace immergée dans un iceberg à partir d'une photo en utilisant les compétences de mécanique vues dans ce chapitre. On donne la masse volumique de la glace ρg et celle de l'eau ρm. La force de pesanteur est égale à –mgEz vers le bas et la poussée d'Archimède correspond au poids du fluide déplacé vers le haut, exprimée parfois par PiA ou PA. L'équilibre mécanique de l'iceberg permet de trouver la proportion volumique de glace immergée qui est égale à 90%.

Salut c'est Leïla, aujourd'hui on va faire un exercice sur l'iceberg. Le but de cet exercice c'est de déterminer à partir d'une photo d'un iceberg, quelle est la proportion de glace qui est immergée, uniquement en utilisant les compétences de mécanique que vous avez vues dans ce chapitre. Alors comment on va modéliser ça? On nous donne la petite photo ici. On nous dit que ça c'est la ligne qui représente la surfaite de l'eau. V c'est le volume total de l'iceberg et l'U1 le volume immergé. On vous donne la masse volumique de la glace, ρg, et celle de l'eau, ρm. Alors tout d'abord on nous demande d'établir l'expression de la poussée d'Archimède et de la force de pesanteur qui s'applique sur cet iceberg. Alors, pour la force de pesanteur c'est tout simplement le poids, donc vous le connaissez, le poids c'est –mgEz qui est bien vers le bas, et la poussée d'Archimède, on la note parfois PiA, alors parfois vous la notez PA, ça ça dépend de vos profs. Et donc comment est-ce qu'on l'exprime? PiA c'est la masse volumique du fluide fois le volume immergé fois gEz. En fait PiA, en valeur absolue, ça correspond au poids du fluide qu'on a déplacé en mettant cet iceberg dans l'eau. Donc c'est ça qui permet globalement à un iceberg comme ça par exemple de flotter parce que c'est une force qui est vers le haut. Alors fondamentalement d'où elle vient cette force en fait? C'est tout simplement une différence de pression, parce que là vous avez une pression qui est plus élevée, puisque vous avez toute une partie d'eau au-dessus, là vous avez une pression qui est plus faible, ici. Donc si je fais la différence des deux, ça nous fait une force qui a tendance à être vers le haut, et en fait c'est ça précisément la poussée d'Archimède, quelque chose que vous verrez normalement dans votre chapitre de statique des fluides cette année. Et donc si j'interprète par rapport à ce que j'ai, pIa c'est ρL V1 Gez et p c'est – ρG V Gez. Donc on a les deux forces. Pour déterminer ensuite la proportion volumique de glace immergée, on dit que l'iceberg est à l'équilibre mécanique, donc on a la somme des forces qui est nulle. Qu'est-ce que ça nous donne? Ça nous donne cette expression-ci, que je peux simplifier en fait par G, et donc j'obtiens V1 sur VG qui est égal à ρG sur ρL, et donc ici on trouve que c'est 0,9. Donc a priori il y a 90% du volume ici qui est immergé pour cet iceberg. J'espère que cette vidéo vous aura été utile, n'hésitez pas à poser vos questions.

Iceberg

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