physique (première) · Chapitre 3 · Exercice de TD
Un tube en U ouvert aux deux extrémités contient de l'eau
Description d'un fluide au repos · Le liquide : statique des fluides · niveau 2
Énoncé
Un tube en U ouvert aux deux extrémités contient de l'eau. On verse dans la branche de gauche de l'huile ( ), qui ne se mélange pas à l'eau. À l'équilibre, la colonne d'eau à droite s'élève de cm au-dessus de la surface de séparation.
- Écrire l'égalité des pressions au niveau de la surface de séparation.
- En déduire la hauteur de la colonne d'huile.
- Quelle colonne est la plus haute ? Était-ce prévisible ?
Corrigé
1. Deux points d'un même liquide connecté et de même altitude sont à la même pression. Au niveau de l'interface, en descendant depuis l'air libre de chaque côté :
soit : la pression atmosphérique et se simplifient.
2. cm.
3. La colonne d'huile est la plus haute, parce que l'huile est moins dense : il en faut davantage pour produire la même pression. Oui, c'était prévisible — à pression égale, hauteur et masse volumique varient en sens inverse.
Contrôle : et : les deux rapports coïncident.
Piège : croire que les deux surfaces libres se retrouvent au même niveau. Ce n'est vrai que pour un seul liquide (vases communicants) ; avec deux liquides, ce sont les produits qui s'égalisent.
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