Donné en octobre 2001.

EXERCICE :

1)  La sensibilité d’ un baromètre à mercure ( voir figure 1 ci-dessous)  est donnée par la formule :

figure 1

Calculer la sensibilité de ce baromètre dans le cas du mercure. L’ exprimer en mm par torr (133,3 Pa).

On prendra : r = 13 600 kg.m – 3 ; g = 9,81 m.s – 2

2) Huyghens a mis au point un baromètre dont on va calculer la sensibilité s ‘. Le baromètre, représenté figure 2, comporte une cuve à mercure. Soit S l’ aire de la surface libre du mercure dans cette cuve.

Un tube barométrique comporte un petit réservoir (R) de section s 1 et est surmonté d’ un tube plus fin (T) de section s 2. Le mercure monte jusqu’ à une certaine hauteur vers le milieu de (R) ; il est surmonté par de la glycérine  (masse volumique r 1 ) dont la surface libre est à un certain niveau vers le milieu de (T).

L’ espace au-dessus de la glycérine est considéré comme vide.

 a) L' appareil est d' abord équilibré à la pression atmosphérique locale P 0 ; la glycérine affleure à la graduation 0 d' une règle.   ( cf. situation 1 ).

Exprimer P0 en fonction de r, r 1 , g , H et h.

 b) La pression atmosphérique augmente de DP : le niveau de la glycérine monte de Dz dans le tube (T) . ( cf. situation 2 ).

Exprimer DP en fonction de r, r 1 , g, DH,  Dh  et Dz. ( On utilisera la relation obtenue à la question précédente).

On démontrera que :            DP = ( rr1 ) g Dh + r g DH + r1 g Dz.

 c) Exprimer maintenant DP en fonction de r, r 1 , g , Dz, S, s 1 et s 2.

 d) Calculer  . L’ exprimer en mm par torr (133,3 Pa ).

Données :      r 1 = 1050 kg.m –3 ;  S = 50 cm 2 ; s 1 = 5 cm 2 ; s 2 = 0,2 cm 2

 e) Comparer s et s ‘. Conclusion.

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