Verdict • Chapitre 3 - La science et fiction de Robert
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Nom : _________________________________________ Groupe : ________ Date : _________________ Verdict • Chapitre 3 1 Qu’est-ce qu’un fluide ? 1. Pages 66 à 69 Quelles sont les caractéristiques d’un fluide ? Un fluide a la capacité de se répandre et de prendre la forme du contenant dans lequel il se trouve. 2. a) Sous quelles phases les substances que l’on considère comme des fluides se présentent-elles ? Les phases liquide et gazeuse. b) Pour chacune de ces phases, indiquez les caractéristiques des particules qui donnent à ces substances les propriétés des fluides. Présentez vos réponses dans le tableau suivant. PHASE dans dans les les classes classes où où le le manuel manuel Observatoire Observatoire est est utilisé. utilisé. © © ERPI ERPIReproduction Reproduction et et modifications modifications autorisées autorisées uniquement uniquement Phase liquide CARACTÉRISTIQUES DES PARTICULES ● Les particules sont retenues par des forces d’attraction plus faibles que dans le cas des solides. Phase gazeuse ● Les particules peuvent glisser les unes sur les autres. ● Les particules sont très espacées les unes des autres. ● Les particules ont une très grande liberté de mouvement. ● Les particules ne sont pas retenues par des forces d’attraction. Observatoire / Guide 10760 1 VERDICT DU CHAPITRE 3 Nom : _________________________________________ 3. Groupe : _________ Date : _________________ Observez les photos suivantes. Repérez sur ces photos les fluides compressibles et les fluides incompressibles. Inscrivez vos réponses dans le tableau suivant. ● Les boissons ● Le gaz propane dans la bonbonne ● Les sauces ● L’air ● Le sang, la salive, etc. ● La fumée Qu’est-ce qui différencie un fluide compressible d’un fluide incompressible ? Autrement dit, qu’est-ce qui permet à l’un d’avoir un volume variable et pas à l’autre ? Les particules des fluides compressibles (gaz) sont très espacées, tandis que les particules des fluides incompressibles (liquides) sont très près les unes des autres. En conséquence, le volume d’un fluide compressible peut varier tandis que le volume d’un fluide incompressible ne varie presque pas. VERDICT DU CHAPITRE 3 2 Observatoire / Guide 10760 dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. L’hélium dans les ballons © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement FLUIDES INCOMPRESSIBLES ● 4. dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement FLUIDES COMPRESSIBLES Nom : _________________________________________ Groupe : ________ Date : _________________ 2 Qu’est-ce que la pression ? 5. 6. Dans le Système international d’unités, quelle est l’unité de mesure de la pression ? Pages 70 à 72 Le pascal (Pa). Plusieurs types de véhicules circulent sur les routes : des automobiles, des motocyclettes, des camions, etc. Les camions endommagent beaucoup le circuit routier. C’est pour cette raison que, dans certains secteurs, on leur en limite l’accès. a) En vous servant des notions de pression, expliquez pourquoi la circulation des camions endommage les routes. Les camions exercent une plus grande pression puisqu’ils sont plus lourds que la plupart des autres véhicules. b) Sur les gros camions, on installe généralement plusieurs pneus larges. Quel est l’avantage de tels pneus pour le circuit routier ? Plus il y a de roues et plus les roues sont larges, plus on augmente la surface de contact avec le sol, ce qui diminue la pression exercée et endommage dans dans les les classes classes où où le le manuel manuel Observatoire Observatoire est est utilisé. utilisé. © © ERPI ERPIReproduction Reproduction et et modifications modifications autorisées autorisées uniquement uniquement moins la route. 7. Supposons que le pied d’un homme occupe une surface de 0,03 m2 et qu’une raquette occupe une surface de 0,3 m2. Comment variera la pression exercée sur la neige par cet homme selon qu’il porte ou non des raquettes ? Expliquez votre réponse. La pression exercée sera environ 10 fois plus petite si l’homme porte des raquettes, puisque la surface de contact sera 10 fois plus grande. Cependant, il faudrait aussi tenir compte du poids des raquettes, ce qui augmente légèrement la pression. Observatoire / Guide 10760 3 VERDICT DU CHAPITRE 3 Nom : _________________________________________ 8. Groupe : _________ Date : _________________ Vous déposez deux roches sur le sable. La première a une masse de 5 kg et la seconde, une masse de 15 kg. Si elles ont la même surface de contact, laquelle des deux roches exerce la plus grande pression ? Expliquez votre réponse. C’est la roche de 15 kg qui exerce la plus grande pression parce que sa masse est trois fois plus grande que celle de la roche de 5 kg, ce qui triple la force exercée. 9. Un cylindre ayant un rayon de 10 cm (soit une surface de 0,03 m2) et une force de 10 N est déposé debout sur une table. Quelle est la pression exercée sur la table par le cylindre ? ÉTAPES DE LA DÉMARCHE 1. Déterminer ce que l’on cherche. DÉMARCHE DE RÉSOLUTION DE PROBLÈME Quelle est la pression exercée sur la table par le cylindre ? 2. Déterminer les différentes variables et leur valeur. P=? F = 10 N A = 0,03 m2 3. Choisir la formule à utiliser. P = F 5. Vérifier le résultat et répondre à la question du problème. VERDICT DU CHAPITRE 3 10 N 0,03 m2 La pression exercée sur la table par le cylindre est égale à 333 Pa. 4 Observatoire / Guide 10760 dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. leur valeur et isoler l’inconnue. P = © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement 4. Remplacer les variables par dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement A Nom : _________________________________________ Groupe : ________ Date : _________________ 3 La pression exercée par les fluides Pages 73 à 80 10. Qu’est-ce qui fait varier la pression dans un liquide ? C’est la profondeur à laquelle l’objet se trouve et la masse volumique du liquide. 11. Dans un laboratoire, pour mesurer la pression d’un gaz, il est très utile d’utiliser un manomètre avec un tube en U, comme celui illustré ci-contre. Comment mesure-t-on la pression avec cet appareil ? On détermine la pression en mesurant la différence de hauteur entre les deux colonnes de liquide. dans dans les les classes classes où où le le manuel manuel Observatoire Observatoire est est utilisé. utilisé. © © ERPI ERPIReproduction Reproduction et et modifications modifications autorisées autorisées uniquement uniquement 12. Même si les gaz sont très légers, ils peuvent exercer une grande pression. À quoi est due principalement la pression d’un gaz ? La pression d’un gaz dépend principalement du nombre de collisions des particules de gaz sur les parois d’un obstacle. 13. Observez cette illustration montrant un barrage hydroélectrique. Observatoire / Guide 10760 5 VERDICT DU CHAPITRE 3 Nom : _________________________________________ Groupe : _________ Date : _________________ D’après vous, pourquoi est-il préférable d’installer la prise d’eau qui alimente les turbines le plus bas possible par rapport au barrage ? Il est préférable d’installer la prise d’eau à la base du barrage parce qu’à cette profondeur, la pression est plus élevée qu’à la surface. 14. Le mal des caissons est bien connu en plongée sous-marine. Il est causé par des bulles de gaz qui se forment dans le sang lorsqu’on remonte trop vite à la surface. Ces bulles proviennent des variations de pression. Expliquez la relation qui existe entre la pression et le volume des bulles de gaz. En remontant, la pression diminue, ce qui augmente le volume des bulles de gaz. 15. Certains animaux, comme les rainettes, sont munis de ventouses aux pattes. Ces ventouses leur permettent de réduire la quantité d’air sous leurs pattes et de s’agripper facilement aux objets. peut exercer une pression sur elles et les faire coller aux objets. b) Ce système serait-il efficace dans l’espace, où la pression est pratiquement nulle ? Expliquez votre réponse. Non, puisqu’il n’y aurait plus de différence de pression. VERDICT DU CHAPITRE 3 6 Observatoire / Guide 10760 dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. l’air qui se trouve à l’extérieur des ventouses © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement Comme il se crée un vide sous les ventouses, dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement a) Expliquez comment les ventouses permettent aux rainettes de « coller » aux objets. Nom : _________________________________________ Groupe : ________ Date : _________________ 16. Lorsqu’on augmente la température d’un gaz, qu’arrive-t-il à la pression de ce gaz ? Expliquez votre réponse. La pression augmente parce que la vitesse des particules augmente avec la température. Il y a donc davantage de collisions. 4 Les mécanismes liés aux variations de pression des fluides Pages 81 à 84 17. L’été, il est amusant de s’arroser avec des pistolets à eau. Lorsqu’on presse la gâchette, l’eau est propulsée à une certaine distance. Plus la cible est éloignée, plus on doit appuyer fort sur la gâchette. Expliquez ce qui arrive à la pression du liquide lorsqu’on appuie sur la gâchette. Lorsqu’on exerce une pression à la surface du liquide, celle-ci est répartie uniformément dans tout le liquide. Lorsqu’on appuie plus fort, on exerce donc une pression plus grande. 18. Qu’est-ce qui permet aux fluides de circuler dans un système ? dans dans les les classes classes où où le le manuel manuel Observatoire Observatoire est est utilisé. utilisé. © © ERPI ERPIReproduction Reproduction et et modifications modifications autorisées autorisées uniquement uniquement Ce sont les variations de pression qui permettent aux fluides de circuler. 19. Lorsqu’on ouvre une canette de boisson gazeuse, pourquoi une partie du gaz sort-elle à l’extérieur ? Le gaz sort de la canette parce que la pression est plus faible à l’extérieur. 20. On sait que, sur la Terre, une bonbonne de gaz ne se vide jamais d’elle-même. Ce phénomène serait-il le même dans l’espace, où la pression est presque nulle ? Expliquez votre réponse. Non. La bonbonne se viderait entièrement parce que la pression extérieure serait toujours plus basse, ce qui pousserait le gaz à sortir complètement. Observatoire / Guide 10760 7 VERDICT DU CHAPITRE 3 Nom : _________________________________________ Groupe : _________ Date : _________________ 21. Un système hydraulique, comme celui qui est illustré ci-dessous, permet d’amplifier une force. À l’aide des notions de pression, expliquez pourquoi. Une pression exercée sur le petit piston, à gauche, se répartit également dans tout le liquide et se traduit par une force beaucoup plus grande exercée sur VERDICT DU CHAPITRE 3 8 Observatoire / Guide 10760 dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction et modifications autorisées uniquement le grand piston, à droite.
