Feuille d'activités de la leçon : Principe de Pascal Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à utiliser le principe de Pascal pour analyser l’intensité et la direction de la pression d’un fluide sur un objet.

Question 1

Soit un récipient en forme de cube contenant de l’eau. Le couvercle du récipient peut être poussé vers le bas, exerçant ainsi une pression sur l'eau dans le récipient. Laquelle des affirmations suivantes décrit au mieux de quelle façon la pression exercée par l'eau change lorsque le couvercle est poussé vers le bas?

  • ALa pression exercée par l'eau sur les côtés verticaux du cube augmente.
  • BLa pression exercée par l'eau sur la base du cube et sur son couvercle augmente.
  • CLa pression exercée par l'eau sur la base du cube augmente.
  • DLa pression exercée par l'eau sur la base du cube, sur les côtés verticaux du cube et sur son couvercle augmente.
  • ELa pression exercée par l'eau sur la base du cube et sur ses côtés verticaux augmente.

Question 2

Un pochette de perfusion intraveineuse contient une solution saline de masse volumique égale à 2‎ ‎160 kg/m3. La pochette est remplie et mesure 15 cm en hauteur. La solution s'écoule de la goutte à goutte à travers un trou de 0,785 cm2 de section et passe à travers le tube dans une canule qui a une ouverture de 0,0225 cm2.

Quelle est la grandeur de la force exercée par la solution saline sur le trou à la base de la pochette? Donne ta réponse au centième près.

Quelle est la grandeur de la force exercée par la solution saline sur la canule? Donne ta réponse à trois décimales près.

Question 3

Un objet solide tombe dans l'eau dont la masse volumique est de 1‎ ‎000 kg/m3. À l'instant où le sommet de l'objet est à 25 cm au-dessous de la surface de l'eau, l'eau exerce une pression sur le sommet, le bas et le côté de l'objet, comme indiqué par le schéma.

Détermine 𝑃.

Détermine 𝑃.

Détermine 𝑃.

Question 4

Un réservoir d'eau long et mince a des trous sur le côté à différentes hauteurs au-dessus du sol, comme indiqué sur le schéma. De l’eau fuit des trous du récipient et seule la fuite du trou 𝐴 est illustré. Les fuites des différents trous parcourent différentes distances à côté du réservoir d'eau. De quel trou l'eau se déplacerait-elle le plus loin du réservoir?

  • ATrou 𝐵
  • BTrou 𝐶
  • CTrou 𝐴
  • DTrou 𝐷

Question 5

Un conteneur qui se trouve à 1,2 m sous la mer, près du rivage, est rempli d'eau d'une densité de 1‎ ‎020 kg/m3. Le conteneur est suspendu au-dessus du fond de la mer sur un poteau. Le conteneur a une hauteur de 3,5 m. L'eau peut entrer et sortir du conteneur par trois trous dans ses parois et un trou dans sa base, comme le montre le dessin. La pression de l'eau est augmentée progressivement au niveau de l'un des trous des parois jusqu'à ce que la pression soit de 7‎ ‎500 Pa.

La pression 𝑃 est-elle supérieure, inférieure ou égale à 7‎ ‎500 Pa?

  • ASupérieur à7‎ ‎500 Pa
  • BÉgal à7‎ ‎500 Pa
  • CInférieur à7‎ ‎500 Pa

La pression 𝑃 est-elle supérieure, inférieure ou égale à 7‎ ‎500 Pa?

  • AÉgal à7‎ ‎500 Pa
  • BSupérieur à7‎ ‎500 Pa
  • CInférieur à7‎ ‎500 Pa

La pression 𝑃 est-elle supérieure, inférieure ou égale à 7‎ ‎500 Pa?

  • AÉgal à7‎ ‎500 Pa
  • BInférieur à7‎ ‎500 Pa
  • CSupérieur à7‎ ‎500 Pa

Question 6

L'eau contenue dans un récipient est poussée horizontalement par une paroi mobile du récipient, comme le montre le schéma. La paroi mobile a des côtés d'une longueur de 𝐿=0,25m et 𝐿=0,75m. Dans l'eau du récipient se trouve une feuille de métal carrée de 0,125 m de long. La feuille est soutenue par un poteau de sorte que toute sa surface tournée vers le bas est en contact avec le liquide, à l'exception d'une petite zone que le poteau traverse. L'eau pousse la feuille lorsque la paroi mobile du conteneur est déplacée. La force appliquée à la paroi mobile est égale à la force appliquée à l'eau par la paroi.

Quelle est l'ampleur de la force due au mouvement de la paroi mobile qui pousse vers le haut la surface de la feuille de métal tournée vers le bas ? Ignore la zone du trou où le poteau passe à travers la tôle.

Quelle est l'ampleur de la force due au mouvement de la paroi mobile qui pousse vers le bas la surface de la tôle tournée vers le haut ? Ignore la zone du trou où le poteau passe à travers la tôle.

Question 7

L'eau contenue dans un récipient est poussée horizontalement par une paroi mobile du récipient, comme le montre le schéma. À l'intérieur de la partie remplie d'eau du conteneur se trouve une tôle carrée de 0,25 m de long. La base de la tôle est fixée au sol du conteneur, en maintenant la tôle orientée verticalement. L'eau pousse la tôle lorsque la paroi mobile du conteneur est déplacée. La paroi mobile a des côtés de longueur 𝐿=0,25m et 𝐿=0,75m. La force appliquée à la paroi mobile est égale à la force appliquée à l'eau par la paroi.

Quelle est l'intensité de la force qui pousse la surface de la feuille métallique qui fait face à la paroi mobile ?

Quelle est l'intensité de la force qui pousse la surface de la feuille de métal qui fait face à la paroi mobile ?

  • A25 N
  • B100 N
  • C75 N
  • D400 N
  • E50 N

Question 8

Une pompe hydraulique possède un piston associé à une surface de 0,15 m2 et un piston plus large associé à une surface de 1,2 m2, comme indiqué sur la figure. Ces deux pistons peuvent être actionnés par un utilisateur. Une force 𝐹=85 N est appliquée au petit piston. La pression du fluide hydraulique applique alors une force 𝐹 au grand piston. Déterminer l'intensité de 𝐹.

Question 9

Un objet courbe qui est sous l’eau se déplace d'une certaine distance 𝐷 vers un objet plus grand de même forme, comme le montre le schéma. Toute l'eau que le petit objet déplace en raison de son mouvement a un impact sur toute la surface courbe de l'objet plus grand qui fait face au petit objet. La surface du petit objet qui déplace l'eau est de 0,25 m2, et la surface de l'objet plus grand sur lequel l'eau déplacée a un impact est de 1,5 m2. L'objet le plus grand se déplace d'une certaine distance 𝑑 en raison de la force de l’eau qui l’impacte. Quel est le rapport entre 𝑑 et 𝐷?

  • A1
  • B4
  • C16
  • D6
  • E14

Question 10

Un piston fin en forme de prisme rectangulaire a des côtés de 0,01 m et une longeuer de 0,015 m. Le piston est poussé sur une distance horizontale de 0,25 m le long d'un tube fixé à un réservoir d'eau plus grand, comme le montre le schéma. Le tube a la même section transversale que le piston. Le réservoir d'eau est un prisme rectangulaire dont la section transversale a des côtés de 0,05 m et 0,075 m de long. Une mince planche de bois en forme de prisme rectangulaire flottant sur l'eau dans le réservoir a la même section transversale que le réservoir d'eau. Supposons que la friction entre le piston et le tube et celle entre la planche et le réservoir soit négligeable.

Quelle est la distance 𝑑 à laquelle la planche s'élève ?

Le travail effectué sur le piston pour le déplacer est de 5 J. Quelle est la force moyenne appliquée à la planche?

Question 11

Le rapport entre la section du grand piston et celle du petit piston d'un ascenseur hydraulique est de 3. De combien la pression agissant sur le grand piston doit-elle augmenter pour maintenir les deux pistons au même niveau horizontal si la pression agissant sur le petit piston a augmenté de 𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑃?

  • A𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑃
  • B𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑃3
  • C2𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑃
  • D3𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎𝑃

Question 12

Une force 𝐹 agit sur le petit piston d'une presse hydraulique de sorte qu'il se déplace vers le bas d'une distance de 300 cm. Le rapport entre les aires des pistons de la presse hydraulique est de 150. Calcule la distance parcourue par le grand piston vers le haut.

  • A75 cm
  • B6 cm
  • C150 cm
  • D3 cm

Question 13

Soit une presse hydraulique possèdant deux pistons d'aires 15 cm2 et 50 cm2. Lorsqu'un poids est placé sur le petit piston, le grand piston se déplace de 3 cm vers le haut. Le petit piston se déplace alors d'une distance de cm vers le bas.

  • A7,5
  • B1,1
  • C10
  • D0,9

Question 14

Sur la figure ci-dessous, une presse hydraulique est utilisée pour soulever une masse 𝑀 sur une distance de 1 cm. Si le rendement de la presse est de 90% et le travail exercé sur le plus petit piston est de 800 J, calcule la masse maximale qui peut être soulevée par la presse, sachant que l'accélération gravitationnelle est de 10 m/s2.

  • A8‎ ‎889 kg
  • B72 kg
  • C7‎ ‎200 kg
  • D8‎ ‎000 kg

Question 15

Soit une presse hydraulique ayant un grand piston d'aire 2,8 m2 et un petit piston d'aire 0,025 m2. Un objet de poids 𝑊 repose sur le grand piston. Sachant qu'une force de 65 N agit verticalement vers le bas sur le petit piston, calcule la valeur de 𝑊 qui permet aux deux pistons d'être équilibrés au même niveau dans un plan horizontal.

  • A7‎ ‎280 N
  • B8‎ ‎270 N
  • C6‎ ‎950 N
  • D8‎ ‎600 N

Question 16

Deux voitures, A et B, sont posées sur les deux pistons d'une presse hydraulique au même niveau horizontal. La voiture A pèse 3‎ ‎400 N, et la voiture B pèse 2‎ ‎850 N. Calcule le rapport entre l'aire du piston sur lequel repose la voiture A et l'aire du piston sur lequel repose la voiture B.

  • A0,5
  • B1,2
  • C1
  • D0,8

Question 17

La figure suivante illustre un système de presse hydraulique composée d'un petit piston et de 3 grands pistons. Si l'aire de la section transversale du petit piston est égale à 12,5 cm2 et l'aire de la section transversale de chacun des grands pistons est de 130 cm2, calcule la force résultante sur chacun des gros pistons si une force de 220 N est appliquée sur le petit piston.

  • A4‎ ‎234 N
  • B2‎ ‎288 N
  • C762,67 N
  • D6‎ ‎864 N

Question 18

Sur la figure suivante, une force 𝐹 est appliquée sur le plus petit piston d'un ascenseur hydraulique d'aire 15 cm2 afin de soulever une voiture de masse 2‎ ‎300 kg sur une distance de 2,5 m. La voiture est posée sur l'autre piston d'aire 2,5 m2. Calcule la force 𝐹, sachant que la densité de l'huile est de 870 kg/m3 et que l'accélération due à la gravité est de 10 m/s2.

  • A46 N
  • B4,4×10 N
  • C4,6×10 N
  • D4,4×10 N

Question 19

Dans une presse hydraulique idéale, le rapport du déplacement du plus grand piston à celui du plus petit est égal à .

  • A1
  • Bmoins de 1
  • Cplus de 1
  • D0

Question 20

Dans une presse hydraulique idéale, le rapport de la pression sur le plus grand piston à celle sur le plus petit est de 1. Quel est le rapport de la force exercée sur le plus grand piston à celle exercée sur le plus petit?

  • A0
  • Bsupérieur à 1
  • Cenviron 1
  • Dinférieur à 1

Question 21

Dans une presse hydraulique, le rapport entre les rayons des deux pistons est 53. Quel est l'avantage mécanique de la presse hydraulique?

  • A35
  • B53
  • C259
  • D925

Question 22

Dans une presse hydraulique idéale, quel est le rapport du travail exercé par le grand piston à celui exercé par le petit piston?

  • Ainférieur à 1
  • Bsupérieur à 1
  • C1
  • Denviron 1

Question 23

Dans une usine, une presse hydraulique utilisée pour le levage de voitures est à l'équilibre, comme indiqué sur la figure. La voiture située sur le plus gros piston a une masse de 1,2 tonne et le poids situé sur le plus petit piston a une masse de 70 kg. Quel est le diamètre du cylindre du petit piston?

  • A4,8 m
  • B48 cm
  • C4,1 m
  • D24 cm

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