un peu de physique

[invite07aa0cad]

bonjour a toutes et a tous
j ai essayé de faire un devoir mais je n y arrive pas j ai répondu a la question 1 2 3 et je bloque a une parti de la trois voici le sujet
pour éviter que le ballon d'akikp, gonflé a l hélium, ne s envole sa mère a l idée de le lier a une petite cuillière
cette solution vous parait elle possible physiquement parlant?
les questions:
1. a quel condition le ballon est-il en équilibre?
2. le système choisi est lensemble constitué du ballon de la ficelle et de la cuilère. faire le bilan des forces extérieures appliquées au système.
3.détermination de la poussée d archimède:
-le ballon est assimilable a une sphère de rayon 15cm.quel est son volume?
-quelle est la densité de lair et donc sa masse volumique?
- en considèrant que la poussée d archimède suer la cuillère et sur la ficelle est négligeable, quelle est la poussée d 'archimède qui exerce sur le ballon?
4.détermination du poids du système:
-quelle est la densité de lhélium et donc sa masse volumique?donnée masse de l hélium 4g/mol
-quel est le poids du ballon ?
-la ficelle ne pesant que 0.4 g et la cuillère mc quel est le poids du système?
5.quelle doit être la masse de la cuillère pour que le ballon ne s'envole pas?
6. est ce possible?

voila mes réponses:
1.il faut que la masse de la cuilllère soit la meme que celle de l hélium dans la ballon il faut que la somme des forces soit egale a 0
2.le système est l ensemble constitué du ballon de la ficelle et de la cuillère
le référenciel d etude est le référenciel terrestre supposée galiléen
bilan des forces extérieurs il y a le poid p et la reaction du ballon r
3. le volume de la sphère=4/3pi*r^3=4/3*pi*15^3=14137.2
pour calculer la densité je ne peut pas je ne connait pas la formule a utilisé
et la formule de la masse volumique es ce bien ro=masse/volume
a partir de la ja ne sais plus quoi faire si vous pourriez m éclérai je vous en serai trés reconnaissante
merci d avance
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[cedbont]

Bonjour

pour le 1) C'est bien "la somme de forces est égale à 0", mais pas "la masse de la cuillère est égale à celle de l'hélium".

Pour le 2) A la place de la réaction r je dirais la poussée d'Archimède Pi (ton système est la cuillère+le fil+le balon+l'hélium).

Pour la 3) Tu as bien calculé le volume et connais la formule d'une masse volumique. Maintenant la densité d'un gaz est le quotient de sa masse volumique sur celle de l'air.
On obtiendrait donc 1 ici.

A toi de continuer

[invite07aa0cad]

merci je vais essayé sa de suite et te dire si j y arrive
encore merci de m avoir répondu si rapidemant et si gentilement

[invite07aa0cad]

je voudrais savoir si ro de l air est egale a 1 ou pas et si oui si c toujours le cas car sinon diviser par 1 sa ne change rien

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite07aa0cad]

pour la 3. jai trouver 1 pour la densité et la masse volumique de l air
et pour la 4.j ai trouver2.8*10^-5pour la masse volumique de l hélium et 2.3*10^-5 pour sa densité
et je ne voit pas comme avec cela je peut trouver la masse du ballon

[cedbont]

Bonjour,

la masse volumique de l'air n'est pas prise généralement égale à 1 mais plutôt à 1.2 ou 1.3 kg/m^3 (cf : http://fr.wikipedia.org/wiki/Masse_volumique_de_l%27air). Mais, ça ne changera pas ta densité de l'air qui doit être égale à 1.2/1.2 = 1.

Pour la 4) Ton résultat est un peu faible ! Tu connais la masse molaire de l'hélium (M_H2 = 4 g/mol = 0.004 kg/mol) et le volume molaire d'un gaz à P = 1 bar et T = 298°K (Vm = 24 L/mol = 0.024 m^3/mol). D'où tu en déduis la masse volumique de l'hélium : rho_H2 = M_H2/Vm_H2 = 0.004/0.024 = 0.167 kg/m^3.

Tu en déduis la densité : d_H2 = rho_H2/rho_air = 0.167/1.2 = 0.139.

Ensuite le poids du ballon est, en fait, le poids du ballon (de masse négligeable) et celui de l'hélium. Donc, (rappelle-toi la définition d'une masse volumique) on obtient la masse du ballon : m_ballon = V_ballon*rho_H2.

Tu en déduis le poids du ballon.

A toi !

[invite07aa0cad]

vous me dite qu il faut que j utilise m=v*rho
mais la relation pour le poids je croyé que c 'était p=m*g
alors je doit utiliser laquel car si je me sert de celle de la masse je trouve 2360.91 je trouve cela beaucoup
merci de votre réponse

[invite07aa0cad]

ha et j oublier je voulais savoir lorsqu'il me demande de calculer la masse du système je doit prendre en compte la cuillère qu'il appelle mc mais je ne c'est rien de elle donc esce que je doit laissé mc ou lui donner une valeur si oui je ne sais pas trouvé la valeur de mc

[cedbont]

Le poids et la masse ça n'a pas grand chose à voir !
La masse est une caractéristique intrinsèque d'un système et le poids est la norme d'un vecteur.
Les deux formules sont à utiliser :
P = m*g
Or : m = V*rho
Donc : P = V*rho*g

PS : essaie de mettre les unités des grandeurs que tu donnes.

[invite07aa0cad]

je trouve pour p=0.023N et pour la question 5.on me demande la masse de la cuillère mais je ne connait rien d elle donc es ce que je donne simplement l expression litérale ou dois je lui donner une valeur car si c'est le cas je ne sais pas le faire
désolé d etre aussi lourde mais j ai beaucoup de mal a conprendre la physique
merci d etre si patient

[cedbont]

Oui, c'est bien p_ballon = 0.023 N.

Pour la 5) pour que le ballon ne s'envole pas il faut que le poids P du système {ballon+hélium+fil+cuillère} soit supérieur à la poussée d'Archimède PA. D'où le cas limite lorsqu'il y a égalité :

P = PA

p_ballon + p_fil + p_cuillère = rho_air*V_ballon*g

p_ballon + g*m_fil + g*m_cuillère = rho_air*V_ballon*g

Donc : g*m_cuillère = rho_air*V_ballon*g - p_ballon - g*m_fil

m_cuillère = rho_air*V_ballon - p_ballon/g - m_fil

m_cuillère = 1.3*0.0141 - 0.023/9.81 - 0.0004

m_cuillère = 0.0156 kg sit 15.6 g.

[invite07aa0cad]

d accord j ai compris merci beuaucoup pour votre aide au plaisir de vous revoir