Correction de l’évaluation de physique 1.1.La valeur de la poussée d’Archimède est égale au poids du fluide déplacé. FA = meau.g = E.V.g FA = 1,03.103 194 9,8 = 2,0106 N 1.2. Poids du bathyscaphe : P = M.g P = 2001039,8 = 2,0106 N. P = FA, et ces forces possèdent même direction mais des sens opposés, ainsi les forces subies par le bathyscaphe se compensent. D’après le principe d’inertie, dans le référentiel terrestre, le bathyscaphe est immobile (le texte indiquant qu’il ne plonge pas encore, on élimine la possibilité de mouvement rectiligne uniforme). 2.1. D’après 1.1.1. FA = E.V.g ; or E, V et g restent constantes donc la valeur de la poussée d’Archimède n’est pas modifiée. 2.2. On enlève du liquide L et on rajoute de l’eau de mer : M = – mliquide L +meau mer = E.V’E – L.V’L = V’E .(E – L) M = 2,0(1,03103 – 0,66103) M = 7,4102 kg Le bathyscaphe s’alourdit de 7,4102 kg. 2.3. La masse du bathyscaphe étant dorénavant plus élevée, la valeur de la force poids est devenue supérieure à celle de la poussée d’Archimède. P > FA, le bathyscaphe accélère vers le bas d’après la deuxième loi de Newton. 3. Plongée du bathyscaphe. 3.1. Bilan des forces exercées sur le bathyscaphe quand il descend : Poids P Poussée d’Archimède FA Force de frottement exercée par l’eau de mer f O FA f P 3.2. Système : bathyscaphe Référentiel : sol , y D’après la deuxième loi de Newton appliquée au bathyscaphe dans le référentiel terrestre supposé galiléen: Fext M '.a P + FA + f = M '.a Par projection suivant l’axe Oy : P - FA - f = M’. dv y dt Donc : M’.g – E.V.g – k.v² = M’. dv dt k dv g – E .V .g – .v² = M' dt M' k dv .V g.(1 – E ) – .v² = M' dt M' 3.3. D’après l’équation différentielle, l’accélération a = dv diminue lorsque la vitesse augmente. L’accélération dt s’annule donc au bout d’un moment : la vitesse ne varie donc plus à partir de cet instant, et sa valeur est appelée vitesse limite. 3.4. Lorsque la vitesse limite est atteinte, le mouvement est rectiligne uniforme alors L’équation différentielle donne g.(1 – E .V M' )– k .vlim² = 0 M' dv = 0. dt k .V .vlim² = g.(1 – E ) M' M' M' .V vlim² = .g. (1 – E ) k M' vlim = .V M' .g. 1 E k M' 3.5. vlim² = k= M' M' .V .V .g. (1 – E ) donc k = 2 .g. (1 – E ) k v lim M' M' 1,03 103 194 200,74 103 = 9,0103 (kg.m–1) 9,8 1 3 1,0² 200,74 10