dm physsique

bonjour voilà j'ai un dm et j'ai du mal a comprendre cet exercice j'espère que vous pourrez m'aider XD

Une montgolfière est constitué d'un ballon contenant de l'air chauffé à l'aide d'un brûleur et d'une nacelle. Comme l'air chaud est moins dense que l'air froid, la montgolfière s'élève sous l'effet de la poussée d'Archimède. La masse totale de l'enveloppe, de la nacelle et du passager vaut m=400kg.

1) l'enveloppe du ballon contient un volume d'air V=1000m^3 à la température de 40°C. La température de l'air extérieur est égale a 10°C. La montgolfière s'envolera-t-elle si on coupe les cordes?

Données: masse volumique de l'air a 40°C=1,1 kg.m^3
masse volumique de l'air a 10°C=1,24 kg.m^3

2) calculer le volume d'air que doit contenir la montgolfière pour compenser son poids


le reste des questions jessairai de ma dévrouiller seule quand j'aurai réussi ces 2 questions

merci d'avance =)

Eh bien faisons l'inventaire des forces sur le systeme de la mongolfière. Il y a le poid (P=mg) et la poussé d'archimède (F=pvg).

1) Pour que la mongolfière s'envole il faut que pvg >= mg.

Calculons la norme du poid :

P = mg = 400 kg * 9,81 = 3924 N

Calculons la norme de la force d'archimède :

F = pvg = 1,1*1000*9,81 =10791 N

(p = masse volumique)

F > P donc la mongolfière s'envolera.

J'ai un petit doute là dessus car je n'ai pas utilisé la donnée sur la masse volumique de l'air à 10°C et ça m'embéte. ^^ (R1 ?)

2) Là on veut juste compenser le poid

pvg = mg

p, g et m sont constants, c'est donc v l'inconnu.

Resolvons l'équation :

v = (mg)/pg) = m/p = 400/1.1 = 364 m^3


Voilà si tu as des questions n'hésite pas. J'espère que je ne t'ai pas raconté de bétises ^^.

Il y a un problème de raisonnement dans ton inventaire des forces en fait DEB :
Il faut définir rigoureusement le système étudié : c'est l'ensemble nacelle enveloppe passager, plus l'air chaud compris dans le ballon qui doit monter avec lui !
Conclusion : le poids total correspond aux 400 kgs, plus le poids de l'air chaud, et il faut le comparer à la poussée d'archimède, qui s'exprime comme le poids qu'aurait de l'air froid prenant tout le volume du ballon, exercé vers le haut. Comme l'air froid est plus dense que l'air chaud la poussée d'archimède sera plus forte que le poids de l'air chaud, mais sera-t-elle plus forte que le poids de l'air chaud + 400 kg ?
That is the question ...

Si tu ne vois pas comment faire snoopy70 n'hésites pas à demander !

R1 a écrit:Il y a un problème de raisonnement dans ton inventaire des forces en fait DEB :
Il faut définir rigoureusement le système étudié : c'est l'ensemble nacelle enveloppe passager, plus l'air chaud compris dans le ballon qui doit monter avec lui !
Conclusion : le poids total correspond aux 400 kgs, plus le poids de l'air chaud, et il faut le comparer à la poussée d'archimède, qui s'exprime comme le poids qu'aurait de l'air froid prenant tout le volume du ballon, exercé vers le haut. Comme l'air froid est plus dense que l'air chaud la poussée d'archimède sera plus forte que le poids de l'air chaud, mais sera-t-elle plus forte que le poids de l'air chaud + 400 kg ?
That is the question ...

Si tu ne vois pas comment faire snoopy70 n'hésites pas à demander !

Je savais qu'il me manquait quelque chose.

p1 = masse volumique air chaud
p2 = masse volumique air froid

Donc P = mg + p1*V*g = (m+p1V)*g = (400+1000*1,1)*9,81 = 14715 N

F = p2vg = 12164,4

P>F, donc le ballon reste au sol.

Dans l'équation également ça change.

p2Vg = (m+p1V)*g
p2V=m+p1V
V*(p2-p1) = m
V = m/(p2-p1)
V = 400/(1,24-1,1) = 2857 m^3

J'espère que c'est bon cette fois.

mici pour votre aide je vais revoir sa ce soir ou demain et je vous redit si j'ai un problème merci beaucoup =)

DEB a écrit:

R1 a écrit:Il y a un problème de raisonnement dans ton inventaire des forces en fait DEB :
Il faut définir rigoureusement le système étudié : c'est l'ensemble nacelle enveloppe passager, plus l'air chaud compris dans le ballon qui doit monter avec lui !
Conclusion : le poids total correspond aux 400 kgs, plus le poids de l'air chaud, et il faut le comparer à la poussée d'archimède, qui s'exprime comme le poids qu'aurait de l'air froid prenant tout le volume du ballon, exercé vers le haut. Comme l'air froid est plus dense que l'air chaud la poussée d'archimède sera plus forte que le poids de l'air chaud, mais sera-t-elle plus forte que le poids de l'air chaud + 400 kg ?
That is the question ...

Si tu ne vois pas comment faire snoopy70 n'hésites pas à demander !

Je savais qu'il me manquait quelque chose.

p1 = masse volumique air chaud
p2 = masse volumique air froid

Donc P = mg + p1*V*g = (m+p1V)*g = (400+1000*1,1)*9,81 = 14715 N

F = p2vg = 12164,4

P>F, donc le ballon reste au sol.

Dans l'équation également ça change.

p2Vg = (m+p1V)*g
p2V=m+p1V
V*(p2-p1) = m
V = m/(p2-p1)
V = 400/(1,24-1,1) = 2857 m^3

J'espère que c'est bon cette fois.

DEb merci pour ton aide mais j'ai du mal de comprendre ton raissonement pr léquation ...

DEB a écrit:

R1 a écrit:Il y a un problème de raisonnement dans ton inventaire des forces en fait DEB :
Il faut définir rigoureusement le système étudié : c'est l'ensemble nacelle enveloppe passager, plus l'air chaud compris dans le ballon qui doit monter avec lui !
Conclusion : le poids total correspond aux 400 kgs, plus le poids de l'air chaud, et il faut le comparer à la poussée d'archimède, qui s'exprime comme le poids qu'aurait de l'air froid prenant tout le volume du ballon, exercé vers le haut. Comme l'air froid est plus dense que l'air chaud la poussée d'archimède sera plus forte que le poids de l'air chaud, mais sera-t-elle plus forte que le poids de l'air chaud + 400 kg ?
That is the question ...

Si tu ne vois pas comment faire snoopy70 n'hésites pas à demander !

Je savais qu'il me manquait quelque chose.

p1 = masse volumique air chaud
p2 = masse volumique air froid

Donc P = mg + p1*V*g = (m+p1V)*g = (400+1000*1,1)*9,81 = 14715 N

F = p2vg = 12164,4

P>F, donc le ballon reste au sol.

Dans l'équation également ça change.

p2Vg = (m+p1V)*g
p2V=m+p1V
V*(p2-p1) = m
V = m/(p2-p1)
V = 400/(1,24-1,1) = 2857 m^3

J'espère que c'est bon cette fois.

tu passes de p2Vg=(m+p1V)*g à
p2V=m+p1V car g est constant c'est bien sa ?? c'est sa que j'avais du mal de voir au départ lol

pis les 2 dernières questions j'ai du mal à comprendre sa mé déprime ^^
heureusement que ke 1er exo du dm j'ai réussi parce que celui là j'ai du mal ...

3) le ballon d ela montgolfière ammarée au sol contient cette fois un volume v'=3000m^3 d'air à 40°c. calculer la valeur de T de la force exercée par chaque corde sur la nacelle et sur le sol. les cordes sont supposées verticales pour simplifier et la nacelle ne touche pas le sol.

4) la montgolfière s'élève, la temp. de l'air extérieur variant peu. la quantité de matière de l'air contenu dans le ballon est constante au cours du vol. le bruleur est arreter et l'air du ballon s erefroidit progressivement: expliquer pourquoi le ballon va redescendre.

merci d'avance

Je crois que ce que DEB a fait est juste en effet, et les questions que tu viens de mettre le confirment puisque pour 3000m^3 d'air on dépasse la valeur trouvée avant donc le ballon s'élève bien.
Pour la simplification par g oui ça vient juste du fait que dans le cadre de l'exo on considère g constante !
Pour ta question 3 tu as toutes les données physiques pour la situation donnée, il faut calculer la résultante des forces s'exerçant sur la montgolfière (poids + poussée d'archimède, sans oublier le poids de l'air chaud du ballon), et quand tu as la valeur tu dis que c'est égal à la force qu'exercent ensemble les cordes pour la retenir fixée près du sol. Si tu as 4 cordes qui la retiennent par exemple, chacune exerce sur la nacelle un quart de la force totale d'élévation que tu auras calculé.
Pour la question 4 essaye d'y penser un peu tu devrais comprendre ce qui se passe : au fur et à mesure l'air du ballon va se refroidir jusqu'à être à la même température que l'air extérieur, donc la même densité, et alors à ton avis qu'est-ce qu'il va se passer ?

je vois pas pour la question3

il faut faire laddition du poids de la nacelle de la poussée darchimède trouvé avant + le poids de l'air ???

par contre pour la 4 je pense avoir un idée ^^
l'air refoirdit dons sa densité augmente donc la poussée darchimède diminue
comme celle-ci diminue alors le poids lemporte sur la poussée et ce qui permet donc au ballon de descendre c'est un truc comme sa nn ??

merci d'avance

Tu calcules le poids de la nacelle plus des 3000 m^3 d'air chaud, et ensuite tu calcules la poussée d'archimède qui correspond à l'opposé du poids de 3000 m^3 d'air froid.
Tu fais le premier moins le deuxième et tu obtiens la force totale qui s'exerce sur ton ballon, vers le haut, s'il était libre.
Comme il n'est pas libre mais retenu par des cordes elles compensent exactement la force que tu viens de calculer, et donc tu peux savoir quelle force exerce chaque corde.
C'est bon ?