QCM 7 CONCOURS 2016

Bonjour, dans le QCM 7 on demande la résultant de force de pression. Or dans mon cours elle est égale à rho x Volume x g
mon premier point d'incompréhension c'est le Volume car on parle d'un tympan en forme de disque. Mais je me suis dit que je vais utiliser le volume d'un cylindre.
Donc avec un volume = pi x r^2 x l où
- l = 15 m
- d= 8.5x10^-3 m
- rho = 1000kg/m^3
- g = 9.81 m.s-2
je trouve la réponse C

N'étant pas sûre de ma réponse j'essaie avec le volume d'une sphère, et là je ne trouve aucune proposition.

Je ne sais pas si c'est la bonne parce que je ne suis pas du tout sûre de ma méthode ni si j'ai juste dans le raisonnement   .
Pourrais-je avoir un peu d'aide svp ?
Merci d'avance.

Salut !
De mon côté j'ai simplement utilisé la formule F=PxS que je trouvais plus appropriée puisqu'il nous parle d'un disque, et qu la pression ne s'exerce que d'un côté puisqu'on est "en absence d'équilibrage des pressions"... du coup j'ai réutilisé la pression trouvée au qcm 6 de 2.47 bar ou 248450 Pa, et ça me donne F=14,09 N, donc j'aurais coché la i...
est-ce que ça vous parait bien ?
Au début je pensais comme Lulueebene mais je pense qu'on ne peut pas utiliser le cas d'un cylindre puisqu'on a un disque...
Merci d'avance !

Bonjour,

pour répondre à cette question, il faut bien avoir lu et compris l'énoncé.

Vous avez un plongeur à 15m de profondeur et on s'intéresse à son tympan : vous avez l'oreille moyenne derrière le tympan (où règne la pression atmosphérique - puisque la trompe d'Eustache maintient l'isobaricité de part et d'autre de la membrane tympanique quand on est à l'air libre. Donc une fois dans l'eau, la pression de l'oreille moyenne reste à Po=1bar). Ensuite vous avez l'oreille externe qui communique avec le milieu extérieur (donc la pression est celle de l'eau à 15m de profondeur soit 10^3*9.81*15=2.47.10^5 Pa=2.47 bar (réponse 6-i)
L'air dans l'oreille moyenne est toujours présent une fois en plongée !!!

Pour la 7) on vous demande la RESULTANTE des forces exercées sur le tympan : vous devez donc calculer la force de pression exercée sur le tympan par l'eau ET par l'air à pression atm dans l'oreille moyenne puis faire la différence des 2. Le tympan est à considérer comme un disque et non pas un cylindre (énoncé).

Cette question était un GROS piège.
La réponse à trouver est la C)

Salut !
Je ne comprends pas comment il faut calculer la pression exercée par l'air sur le tympan et je ne comprends pas pourquoi il faut faire la différence de deux pressions.

Super, merci beaucoup, ton schéma est génial pour comprendre.
Mais je ne comprends pas pourquoi on prend la différence des pressions, car pour moi résultante = somme ??

La résultante des forces est bien la somme des forces oui.
Mais dès que tu passes des vecteurs aux valeurs des normes, des différences apparaissent puisque tes forces ont des sens opposés

je ne comprends pas trés bien ce qu'il faut faire pour trouver la résultante des forces,
Es ce que la résultante des forces revient à appliquer la formule 2T/ r ?

* Pi- Pe = 2T/r

Absolument pas. Dans l'énoncé du QCM7, on te dit bien qu'on suppose que le tympan ne se déforme pas.
Donc en l'absence de concavité/de convexité, tu ne peux pas appliquer ta loi de Laplace dP = 2T/r

Ta résultante c'est la différence de norme entre la force de pression exercée par l'eau qui se trouve dans ton oreille externe d'une part
et la force de pression exercée par l'air qui se trouve dans ton oreille moyenne d'autre part, sur le tympan.

Une pression P = Fp/S Fp étant ta force de pression et S la surface sur laquelle s'applique cette force.
On a donc Fp=P.S
Et S sera la surface du tympan (que tu obtient grâce au diamètre qu'on te donne dans l'énoncé - S= π.(d/2)^2

Pour la force de pression de l'eau, la pression est celle que tu calcule au QCM6 (la pression à 15m de profondeur) soit 2.47.10^5 Pa
Pour la force de pression de l'air, la pression est celle de l'atmosphère que ton plongeur a respiré avant de plonger (c'est de l'air qui est entré par le nez et qui est allé dans l'oreille moyenne via la trompe d'Eustache)
soit une pression de 10^5 Pa

Après il te suffit de faire la différence : S.(Fp(eau)-Fp(air)) et tu dois trouvé 8.34N (réponse C)

aaaaaaaaah !!!!!! je comprends beaucoup mieux maintenant !! merci !

Bonjour,
je n'arrive pas à comprendre ce que M Cavillon veut dire par "en absence d'équilibrage des pressions".
Si on considère qu'il n'y a pas d'équilibrage des pressions alors pourquoi considère-t-on la Force de l'air ?
Étant donné que sur le tympan s'exerce la force de l'eau et la force de l'air qui s'oppose à la force de l'eau pour équilibrer les pressions autour du tympan.
Merci

Bonjour,
Absence d'équilibrage des pressions signifie que ta Trompe d'Eustache, conduit qui relie l'oreille moyenne au rhinopharynx, n'est pas en mesure d'instituer la même pression de part et d'autre de la membrane.

A l'ait libre, l'air pénètre dans le rhinopharynx et va ensuite dans l'oreille moyenne. Donc même pression de part et d'autre du tympan.

Mais dans l'eau tu vas pas aspirer de l'eau par le nez! Donc tu as la pression de l'eau à l'extérieur.
Dans l'oreille, il reste l'air que tu as inspiré avant de plonger, donc ton oreille moyenne, l'intérieur de ton tympan est à pression atmosphérique.

Dans ton idée, s'il n'y avait pas d'air dans l'oreille en plongée, la pression dans le tympan serait nulle et ton tympan éclaterait (il y aurait une différence de 760mmHg entre l'int et l'ext - imagine 0.76mHg, un fluide qui fait 13600kg par m^3, qui pousse sur ton tympan.). Du coup le corps est obligé de garder de l'air dans l'oreille.

ah d'accord, j'ai tout compris, merci beaucoup

Coucou
Pourquoi à la somme des forces on ajoute pas en plus la force de tension superficielle ?
Si j’ajoute cette force je trouve 14N soit la réponse I

Salut, dans cette question on ne considère pas la force de tension superficielle car il est dit dans l'énoncé que le tympan ne se déforme pas.