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THP EXERCICES 2018.MUSES AMOS

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COMPLEXE SCOLAIRE APOTRE YAKATANGA
CLASSE : 4eme MECANIQUE
APPARTENANT A
EXERCICES DE TRANSMISSION HYDRAULIQUE ET PNEUMATIQUE / PREMIERE PARTIE (PHYSIQUE)
1
I.
Que doit-on comprendre par la THP ? ..........................................................................................................
.......................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................
II.
Quels sont les objectifs assignés au cours de la THP en quatrième ? ………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
III.
Remontons le temps dans les années 1600 ; qu appelle-t-on machine hydraulique ? ……………..………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
IV.
Qu’est-ce qui différentie l’hydraulique de l oleolique ? ……….………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
V.
Par quels savants les bases de la mécanique des fluides ont-elles étaient établis ? quelle année ?.............
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
VI.
Justifier le fait que l’oléopneumatique soie indispensable dans les industries modernes : ……..……………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
VII.
Que doit-on retenir de l’automatisme ? ………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
VIII. Citer et commenter : a) les différentes méthodes de travail ……………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
b) les champs d’application de l’automatisme : ………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
IX.
De quel type de commande s’agit-il :
a) Ouverture et fermeture du grand bus bleu de l’école : ……………………………………………………………………..
b) La monté du bac d’une benne : …………………………………………………………………………………………………………
c) Limite du régime d’un moteur avec pompe d’injection : ……………………………………………………………………
X.
Qu’appelle-t-on système énergétique ? …………………………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XI.
Quel est l’élément caractéristique d’un système énergétique ? ……………………………………………………………….
XII.
Quand est-ce qu’une commande est dite :
a. Asservie :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
b. A impulsion initiale :
………………………………………………………………………………………………………………………….
XIII. Pour parler d’un système énergétique combien de types de liaison avons-nous ? lesquelles ? ……………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
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XIV. Expliquer les différentes natures de liaison en donnant par chacun 5 exemples pratiques. ……………………..
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…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XV.
Quels sont les inconvénients que présente chacune de liaison que l’on peut rencontrer sur un système
énergétique ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XVI. Quelle est la propriété commune entre les liquides et les gaz ? ……………………………………………………………..
XVII. Quel est l’inconvénient majeur que présente une liaison par air comprimé ?..............................................
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XVIII. Qu’est-ce que la pneumatique ? ………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XIX. Définir les concepts suivants :
a. L’atmosphère : ………………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
b. L’air atmosphérique : ………………………………………………………………………………………………………………………..
c. L’air comprimé : …………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XX.
Un corps qui se trouve plongé dans un fluide subit une force dite poussée d’Archimède :
a. Expliquer ce phénomène : …………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
b. Pourquoi ce phénomène est moins remarquable dans l’air que dans les liquides ? ……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XXI. Donner la valeur approximative de la masse d’air compris entre le centre de la terre jusqu’à une altitude
de 11 km.
XXII.
XXIII.
Par un moyen quelconque justifier la poussée d’Archimède dans l’atmosphère : ……………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Quels sont les points de divergence entre la pneumatique et l’hydraulique ? ………………..….……………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
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XXIV. Déterminer la valeur approximative de la pression atmosphérique a des altitudes ci-après :
a. 750 m
b. 1250m
c. 8000m
XXV.
Donner la composition de l’air : ……………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………
XXVI. Que signifie les concepts suivants :
a. L’air est élastique : ……………………………………….……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………
b. L’air est expansible :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
c. L’air est liquéfiable :
……………………………………………………………………….…………………………………………………….……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XXVII. Définir les termes ci-après :
a. La pression :
……………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b. La pression atmosphérique :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
c. La pression relative :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
d. La pression absolue :
…………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
e. La pression de service :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
f. La pression hydrostatique :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
g. La pression hydrodynamique :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….….
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XXVIII. A quoi correspond la pression atmosphérique mesurée den métrologie ? :
XXIX.
XXX.
XXXI.
XXXII.
XXXIII.
XXXIV.
XXXV.
XXXVI.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Qu’est-ce que l’unité de mesure de pression le pascal ? ………………………….………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Soit un récipient cylindrique de hauteur h et diamètre d ; contient de l’eau pure ; en recouvrant
l’ouverture par une feuille de carton mince puis on renverse le verre on constate :
a. L’eau et la feuille restent maintenue :
…………………………………………….………………………………………………………………………………………………..…..………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b. L’eau et la feuille tombent :
…………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Expliquer ou justifier ce qui se passe dans chacun de cas ci-haut
Quel est le mobile de l’expérience de Torricelli ?
…………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Pourquoi Torricelli a-t-il préféré le mercure à l’eau ? ……………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Comment appel-t-on un appareil destiné à mesurer la pression : ……………………………………………………………
Expliquer le principe de fonctionnement :
a. D’un manomètre à liquide : ………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b. D’un baromètre a siphon :
…………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Du point de vu utilisation quelle différence faites-vous entre baromètre et manomètre ? ………………………
…………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………….…
……….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Quand peut-on parler de :
a. Vide :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..….
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…
b. Dépression :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
…..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
c. Surpression :
………………..……………………………………………………………………………………………………………………………………….
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XXXVII. Quand est-ce qu’un cylindre pneumatique est dit sous pression ? ……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………
XXXVIII.
Donner cinq utilisations pratiques de l’air comprimé :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...
XXXIX. Parler brièvement de l’utilisation industriel de l’air comprimé : …………………………………………………………….…
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
XL.
Qu’est-ce qu’une centrale d’air ? ……………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XLI.
Citer et commenter les différents types de centrales d’air :
…………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….…
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
XLII.
A CONVERTIR :
a. 38 bar = ……………………..…….Kgf/cm2 =…………………….…… N/Cm2=…………………………..
N/m2
b. 18 PSI = …………………………………… Pa = …………………….…… N/m2 = …………………….......
Kgf/cm2
c. 78 Cm Hg =……………………………. atm =………………………..….…PSI = …………………….…..
..N/m2
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6
d. 12 000 Pa = ………………………...…. PSI = ….………………………... Bar =…………………………...
Atm
e. 43 Atm = ………………………… Kgf/cm2 = …………………….….…… Bar = …………………….…….
N/m2
f. 140,7 N/cm2 = ……………….………. Bar = ……………………… Kgf/cm2 = ……………………….…..PSI
XLIII. EFFECTUER :
a. 48,432 Bar + 39, 6 atm + 175 007 Pa = ……………………………………………….………. N/m2
b. 136 Bar – 49 N/cm2 = ……………... PSI = ……………………… Pa = ……………..………….mm Hg
c. 76 Cm Hg + 2 Atm = ……………..… Bar = …………...…… Cm Hg = …………………..…… mm Hg
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7
d. 3/5 Kgf/cm2 + 0,34 Atm + 1,34 bar = …………………………..Pa= ………………………….N/mm2
e. 7 431 000 Pa + 181 904 N/m2 + 130 bar =………………………………………………………. Atm
f.
79 Bar – 43 Atm – 740 032 PSI = ………………………………………………………....……….. N/cm2
XLIV. Soit un récipient contenant de l’eau pure est renversé couvert d’une feuille mince de
poids non considérable (figure ci-dessous) : sachant que la section d’ouverture est de 8
Cm2 on demande de déterminer la valeur de la force pressante engendrée par la pression
atmosphérique.
F. atm
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XLV.
Un tube de Torricelli est un tube en verre rempli de mercure et retourné sur une cuve
contenant du mercure. Lorsqu’on retourne le tube, le niveau du liquide descende mais
s’arrête à une hauteur h par rapport au niveau du mercure dans la cuve.
a. Quelle est la pression dans le tube au point A ?
b. Quelle est la pression au point B ?
c. Calculer la hauteur de mercure lorsque la pression atmosphérique est P atm = 1013
hPa.
d. Quelle devrait être la longueur du tube s’il était plein d’eau pour mesurer la pression
atmosphérique ; pourquoi n’utilise-t-on pas le baromètre de Torricelli contenant de
l’eau ?
Données : g = 9,81 N/Kg ; masse volumique de l’eau = 1 000 Kg/m3 ; masse volumique Hg = 13,58
g/cm3
Point A
Point B
h
Données : ρ (eau) = 1 000 Kg/m3 ; ρ (air) = 1,293 Kg/m3 ; P atm = 105 Pa et g = 10 m/s2
Problème 1 : un récipient contient de l’alcool (on donne h = 13 cm et densité de l’alcool = 0,8) :
a. Calculer la pression totale en B
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b. Calculer la pression effective (due à l’alcool uniquement en ce même point B
A
h
B
Problème 2 : quelle est la pression due à l’eau au fond de la fosse Mariannes à 11022 m de
profondeur ?
Problème 3 : soit les récipients représentés ici-bas ont une même surface circulaire comme base et
contiennent le même liquide de masse volumique ρ :
On demande d’exprimer littéralement la pression due au liquide uniquement, puis la pression totale,
en tout point du fond pour chacun d’eux. Quelle conclusion peut-on faire ?
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Problème 4 : soit à considérer la figure ici-bas ; la pression au sol est égale à la pression
10
atmosphérique.
a. Exprimer littéralement l’augmentation de la pression au fond du
puits contenant de l’eau.
b. Exprimer littéralement la diminution de la pression au sommet
de l’arbre situé dans l’air.
c. Calculer ces variations de pression (augmentation et diminution)
pour h = 10m ; 1m et 0,1m.
d. Montrer que la variation de pression est environs 773 fois plus
grande dans l’eau que dans l’air.
e. Quel est le pourcentage de la diminution de la pression atmosphérique pour une
augmentation d’altitude de 1000 m ?
1. Pression atmosphérique normale : C’est la pression prise comme référence « P0 = 101325 Pa = 76
C m d’Hg = 1, 01 325 bar.
a. Quelle hauteur minimale doit avoir le tube si on réalise l’expérience de Torricelli avec de
l’eau sachant que la pression de vapeur d’eau est environs égale à 750 Pa ?
b. Les forces de pression sont des grandeurs vectorielles (point d’application, direction, sens
et norme ou intensité) sur un des schémas ci-après il y a des erreurs. Lequel ?
Avec de l’eau à
l’intérieur
Avec
de
l’eau à
l’intéri
eur
h
Se trouvent dans l’eau
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2. Répondre par Vrai ou Faux :
11
a. La différence de pression entre deux points A et B d’un fluide en équilibre est égale au
poids d’un cylindre de ce fluide ayant pour section S l’unité de surface et pour hauteur la
distance verticale entre ces 2 points. (ΔP = ρ.g.h)
R………………………………………………………………………………………………………………………………………
b. Le compresseur est une machine motrice qui transforme l’énergie mécanique reçu en
énergie de pression pneumatique.
R……………………………………………………………………………………………………………………………………….
3. La pression de jauge représente la pression relative ou effective (P. absolue – P atm) d’un liquide
en prenant P atm comme référence. P. relative de l’eau est de 4 bar. Calculer la hauteur à
laquelle cette eau peut monter.
4. Un homme de 1,80 m est debout sur la plage ; sa tension artérielle au niveau du cœur (à 1,30 m
du sol) est égale à 1,3 x 104 Pa. Calculer la tension artérielle au niveau des pieds et au niveau de
la tête
NB : La tension artérielle égale à la pression relative et la masse volumique du sang égale 1060
Kg/m
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XLVI. Lors de la lecture d’un baromètre à mercure, la colonne de mercure a une hauteur h =
770mm. La pression atmosphérique vaut alors :
En répétant, ce même instant, l’expérience de Torricelli avec de l’eau, la colonne d’eau
aurait une hauteur de
XLVII.
Considérons un pied humain dont la surface au sol est assimilable à un
rectangle de 27 cm x 12 cm.
Ce pied appartient à un corps de masse 78 kg.
1. Calculer la pression exercée au sol dans la stature debout. (On prendra g =
9,8 m/s²).
2. En est-il de même dans la stature assis sur le sol ?
Un cerf de 120 kg dont chaque sabot peut être assimilé à un cercle de diamètre
5 cm cherche à traverser une
étendue gelée.
3. Quelle est la pression exercée par chaque sabot sur la glace ?
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XLVIII. Expérience de Torricelli (Solution 2:)
Un énorme problème a longtemps tourmenté les communautés minières européennes
du XVIIe siècle : par un étrange mystère, il était impossible de pomper les eaux
d’infiltration profondes de plus de 10 mètres, même avec les pompes les plus
puissantes de l’époque. On consulta Galilée, en Italie, au sujet de ce phénomène
étrange. Le maestro savait que l’air avait un poids. Il l’avait déterminé
expérimentalement en pesant une ampoule de verre d’abord fermée dans les
conditions normales puis après avoir comprimé l’air à l’intérieur. Ce n’est qu’après la
mort de Galilée que son assistant, Evangelista Torricelli, fut capable de reconnaître
que les deux effets, apparemment sans rapport, étaient liés.
En bon disciple de Galilée, Torricelli flaira que les forces à vaincre pour pomper un
liquide dépendaient non seulement de la hauteur, mais aussi de la densité du liquide.
Il eut alors l’idée de remplacer l’eau par du mercure, liquide 13,6 fois plus dense :
pour avoir le même poids qu’une colonne d’eau de 10 m, une colonne de mercure de
même diamètre doit être 13,6 fois moins haute : environ 75 cm. C’est plus facile à
manipuler en laboratoire. Torricelli scella l’une des extrémités d’un tube de verre de
2 m de long, le remplit de mercure, boucha avec son doigt l’autre bout du tube, le
retourna, le plongea dans une cuve pleine de mercure et retira alors son doigt (cf
Fig 3). Au début, du mercure coula du tube dans la cuve, mais s’arrêta lorsque le
niveau du mercure dans le tube fut environ 76 cm plus haut que celui dans la cuve, laissant le haut du tube
apparemment vide. Aucune entrée d’air n’ayant pu se produire, l’espace dans le tube au-dessus du mercure
était
bel et bien « plein de vide ».
Interprétation de l’expérience de Torricelli :
1- Expliquer pourquoi le mercure du tube ne coule pas totalement dans le réservoir. Quelle est la force qui
maintient le niveau de mercure à 76 cm plus haut que le niveau de la cuve ?
2- Expliquer qu’elle est la force qui permet de pomper l’eau des mines.
3- Sachant que l’on ne peut jamais pomper de l’eau à une hauteur supérieure à 10 m, en déduire la valeur de
la pression qu’établit la colonne d’air de l’atmosphère. On prendra g = 10 m/s². On rappelle que la masse
volumique de l’eau est eau = 1000 kg/m3.
4- Faire le même calcul avec la colonne de mercure. Comparer.
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XLIX. Force dans un sous-marin
Un sous-marin expérimental descend à une profondeur de 9500 m dans une fosse
océanique.
1) Calculer la pression de l’eau à cette profondeur.
2) Déterminer la force exercée sur le panneau de , celui-ci étant assimilé à un carré de
60 cm de côté.
On donne :
eau de mer=1025 kg/m3,
g accélération de la pesanteur =10 N/kg.
L.
Pressions dans une citerne
On considère une citerne de hauteur 1,6m à moitié remplie d’eau.
1) Calculer les différences de pression entre le point A situé au fond de la cuve, et le point B situé à la
surface
du liquide.
2) Calculer les différences de pression entre le point B et le point C situé en haut de la cuve.
3) Conclure.
On donne eau = 1000 kg/m3 et air = 1,29 kg/m3
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LI.
Quelle est la pression (en bar) qui s’exerce sur le nez d’une torpille se d´epla¸cant sous dix m`etres
d’eau
`a la vitesse de quinze m`etres par seconde? La masse volumique de l’eau de mer est ρem = 1020
kg/m3.
LII.
On comprime un gaz dans un cylindre et on
mesure sa pression avec un manomètre à mercure.
Calculer :
1) La pression du gaz sachant que d = 47 cm de mercure.
2) L’intensité F de la force pressante que
l’expérimentateur doit exercer sur le piston de
section S = 20 cm2 qui ferme le cylindre.
(remarque : ne pas oublier la pression
atmosphérique qui intervient aussi sur le piston.
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16
1) Calculer la pression exercée par l’eau
sur le fond du barrage situé à h = 12 m.
2) Calculer la norme des forces résultantes exercées par l’eau :
a- sur le fond de surface 80 m2.
b- sur la paroi verticale du barrage de longueur 20 m.
3) Préciser pour chacune d’elles leurs trois autres caractéristiques
(point d’application, direction et sens)
5. LA FIGURE CI-APRES POSSEDE COMBIEN DES TRIANGLES ? A = 26 ; B = 27 ; C = 48 ; D = 40 et E = (…) ?
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