Physique générale
Exercices 1ère année
Premier Semestre
Série 11
Exercice 12-41
Le pendule d'une horloge consiste en une tige d'acier munie d'un poids à l'un des bouts. A 20◦C la longueur de la tige est de 1,22 m et l'horloge donne l'heure exacte.
(a) De combien la longueur varie-t-elle si la température s'élève à40◦C?
(b) L'horloge va-t-elle avancer ou retarder ? (c) Quelle est la variation relative de la péri-
ode du pendule ?
(d) Quelle erreur observe-t-on quotidien- nement sur l'horloge ?
Exercice 12-53
Le fond d'un pot est constitué d'une couche de cuivre de 5 mm et d'une couche interne d'acier épaisse de 2 mm. L'intérieur du pot est à une température de100◦C et la partie exterieure du fond est à103◦C.
(a) Quelle est la température de la jonction cuivre-acier ?
(b) Quel est le ux de chaleur si la surface du fond est de 0.04 m2?
Exercice 12-61
Un homme de 1,8 m2 de surface porte un vétement épais de 1 cm et de 0,04 Wm−1K−1de conductivité thérmique. La peau est à une tem- pérature de 34◦C et la température extérieure du vétement est de−10◦C.
(a) Calculer la chaleur qu'il perd par unité de temps.
(b) Comparer avec la valeur du métabolisme basal.
Exercice 12-63
Une mince plaque de glace dont les deux faces ont une surface de 0,15 m2 pend du haut d'un toit. La glace est à 0◦C et l'air ambiant est à 10◦C. La puissance de rayonnement ab- sorbée par la glace est de 20 W. En prenant q=9,5 Wm−2K−1comme valeur de la constante de convection, calculer la masse de glace qui fond en une minute.
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Physique générale
Exercices 1ère année
Premier Semestre
Série 12
Exercice 13-33
Un homme transporte des pierres dans un bateau. Arrivé au centre du lac il les jette par dessus bord. Une fois l'opération terminée, le niveau du lac est-il monté, descendu ou a-t-il gardé la même valeur ?
Exercice 13-41
Pour vider un réservoir d'eau, on se sert d'un siphon d'une section de3×10−4m2. On procède comme suit : on ferme les deux bouts du siphon initialement rempli d'eau, ensuite on place l'un des bouts à25cm au dessous de la surface libre du réservoir. L'autre extrémité, on la laisse pen- dre librement à l'extérieur du récipient, à50cm au dessous du bout immergé.
25 cm
50 cm
Va
(a) Calculer la vitesse Va de l'eau à la sortie du siphon, peu de temps après l'ouverture des extrémités. On pourra tirer avantage
du fait que le rayon du réservoir est grand par rapport à celui du tuyau.
(b) Le débit est-il constant ?
(c) Quelle est la vitesse de l'eau à la sor- tie quand la surface libre du réservoir se trouve à 10 cm au dessus du bout im- mergé ?
Exercice 14-3
Une voiture expérimentale se déplace sur un coussin d'air épais de 0,06 m et d'une aire de 15 m2. Quelle puissance faut-il dépenser con- tre les forces de viscosité pour maintenir une vitesse de20 ms−1? La viscosité de l'air est de 1,8×10−5Pa·s.
Exercice 14-11
Le débit d'eau dans un tuyau d'un rayon de 0,02m vaut0,01 m3s−1 à20◦C.
(a) Quelle est la vitesse moyenne de l'eau ? (b) L'écoulement est-il laminaire ou turbu-
lent ?
(c) Y a-t-il assez d'informations pour déter- miner la vitesse maximale de l'eau dans le tuyau ?
Exercice 14-13
Considérons l'écoulement du sang à 37◦C dans une artère de2mm de rayon.
(a) Jusqu'à quelle vitesse moyenne du sang l'é- coulement reste-t-il laminaire ?
(b) Quel est le débitQcorrespondant ?
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