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[ Wikidébrouillard ] Barrage

Barrage

De Wikidebrouillard.
 
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=='''Présentation de l'expérience'''==
=='''Présentation de l'expérience'''==
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Les moulins à eau sont connus depuis des siècles. Les ingénieurs se sont servis du même principe, utilisant la force de l'eau, pour produire de l'électricité. Mais pourquoi construire des barrages quand on veut utiliser la force de l'eau ?
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Les moulins à eau sont connus depuis des siècles. Les ingénieurs se sont servi du même principe, utilisant la force de l'eau, pour produire de l'électricité. Mais pourquoi construire des barrages quand on veut utiliser la force de l'eau, et pourquoi sont-ils si hauts ?
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Pourquoi les barrages sont-ils si hauts ?
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== '''Matériel''' ==
== '''Matériel''' ==
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* [[Image:brique_lait.jpg|50px]] 1 brique de lait ou de jus de fruit vide
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* [[Image:brique_lait.jpg|50px]] Une brique de lait ou une [[bouteille]] en plastique vide
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* [[Image:Punaises.jpg|50px]] 1 punaise
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* [[Image:Punaises.jpg|50px]] Une punaise
* [[Image:Scotch.jpg|50px]] Du [[ruban adhésif]]
* [[Image:Scotch.jpg|50px]] Du [[ruban adhésif]]
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* Une règle
== '''L'expérience''' ==
== '''L'expérience''' ==
==='''La manipulation'''===
==='''La manipulation'''===
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* Tout d'abord, percer à l'aide d'une punaise 3 trous espacés de 4 cm, à partir de 5 cm de la base de la brique.
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* Tracer une ligne verticale sur la brique de lait (elle commence à 5 cm au-dessus de la base de la brique).
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* Puis, coller un morceau de ruban adhésif sur les 3 trous.
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* Le long de cette ligne, percer 3 trous espacés de 4 cm les uns des autres.
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* Ensuite, remplir la brique d'eau.
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* Coller un morceau de ruban adhésif par-dessus les 3 trous.
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* Enfin, arracher le ruban d'un coup sec et observer les jets d'eau.
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* Remplir la brique d'eau.
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* Retirer le ruban d'un coup sec et observer les jets d'eau.
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Que constate-t-on ? Lequel des jets d'eau va le plus loin ?
 
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=='''Vidéo'''==
 
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==='''Que voit-on ?===
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On remarque donc que c'est le jet qui sort du bas de la brique qui va le plus loin !
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On remarque que le jet le plus proche de la base de la brique va le plus loin !
== '''Explications''' ==
== '''Explications''' ==
==='''De manière simple'''===
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Près d'un trou de la brique, l'eau est poussée par le poids de l'air qui est au de la surface, mais aussi par le poids de l'eau qui est au dessus du trou.
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C'est le poids de l'eau qui détermine la pression du jet et par conséquent la distance atteinte par celui-ci. Or le volume d'eau au-dessus du dernier trou est plus important qu'au dessus des deux autres. Donc la pression l'est aussi. Et donc, le jet d'eau sortant du trou le plus bas va le plus loin !
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Et comme il y a plus d'eau au-dessus du trou le plus bas, c'est lui qui envoie le jet le plus fort et le plus loin.
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=== '''Questions sans réponses''' ===
=== '''Questions sans réponses''' ===
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De quoi peut donc dépendre la pression du jet sortant ?
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De quoi dépend la pression du jet sortant ?
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*De la retenue d'eau réalisée par le barrage ?
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* De la retenue d'eau réalisée par le barrage ?
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*De la hauteur de celui-ci ?  
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* De la hauteur de celui-ci ?  
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*Ou bien peut-être des deux ?
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* Ou bien peut-être des deux ?
=== '''Allons plus loin dans l'explication''' ===
=== '''Allons plus loin dans l'explication''' ===
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[[La preuve par les mathématiques]] :
 
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Un barrage est soumis à une force horizontale liée à la pression exercée par l'eau sur sa surface immergée.
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[[http://fr.wikipedia.org/wiki/Barrage|Barrage]] sur Wikipédia
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La pression hydrostatique '''p''' en chaque point est fonction de la hauteur d'eau au-dessus de ce point.
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'''p''' = '''ρ''' x '''g''' x '''h'''
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avec :
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'''ρ''' : masse volumique de l'eau, environ 1000 kg.m<SUP>-3</sup>
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'''g''' : gravitation, environ 10 m.s<SUP>-2</sup>
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'''h''' : hauteur d'eau au-dessus du point considéré.
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La force '''F''' résultante est la somme des pressions hydrostatiques s'exerçant sur la surface immergée du barrage.
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F = \int_{S}^{} p.dS
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Cette formule ne s'intègre pas « à la main » pour les barrages à géométrie compliquée. En revanche, une expression analytique peut être obtenue pour un élément de barrage poids (un « plot », de largeur L, et de hauteur immergée constante H).
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F = ρ.g.L \int_{0}^{H} h.dh
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avec :
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'''H''': hauteur totale du barrage en contact avec l'eau.
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'''L''': largeur totale du plot considéré.
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d'où :
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'''F''' = '''ρ''' . '''g''' . '''L''' . '''1/2''' . '''H<SUP>2'''</sup>
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On voit dans cette formule que la poussée exercée par l'eau sur un barrage augmente avec le carré de la hauteur de la retenue (ce qui est vrai pour tout type de barrage). Elle ne dépend en aucun cas du volume d'eau stocké dans la retenue.
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Cette forte pression hydraulique, à la base du barrage, permet ainsi la possibilité d'une production d'électricité.
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Les calculs ci-dessus ne concernent que le type de barrage représenté par l'expérience avec le matériel présenté ci dessus. On peut comparer le barrage réalisé à un barrage poids.
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Lien vers wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Barrage
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== '''Liens avec d'autres expériences''' ==
== '''Liens avec d'autres expériences''' ==
==='''Expériences sur Wikidébrouillard'''===
==='''Expériences sur Wikidébrouillard'''===
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Voir également :
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* [[Tour d'eau]]
* [[Tour d'eau]]
==='''Autres expériences'''===
==='''Autres expériences'''===
-
* Projet d'un groupe de lycéens : http://tpe.barrages.2008.free.fr/index.php/accueil.html
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* Projet d'un groupe de lycéens : [[http://tpe.barrages.2008.free.fr/index.php/accueil.html|TPE]]
== '''Applications : liens avec le quotidien''' ==
== '''Applications : liens avec le quotidien''' ==
-
Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à en retenir l'eau.
+
* Régulation du débit d'une rivière, d'un fleuve
-
 
+
* Irrigation des cultures
-
Un barrage fluvial permet par exemple la régulation du débit d'une rivière ou d'un fleuve (favorisant ainsi le trafic fluvial), l'irrigation des cultures, une prévention relative des catastrophes naturelles (crues, inondations), par la création de lacs artificiels ou de réservoirs. Un barrage autorise aussi, sous certaines conditions, la production de force motrice (moulin à eau) et d'électricité (on parle alors de barrage hydroélectrique), à un coût économique acceptable, le coût environnemental étant plus discuté.
+
* Réservoirs d'eau
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* Production d'électricité
-
 
+
-
Toutefois, plus un projet est ambitieux, plus ses conséquences sont lourdes : en noyant des vallées entières, la construction d'un barrage peut provoquer à la fois des bouleversements humains en forçant des populations entières à se déplacer, et avoir un impact écologique non négligeable en changeant fondamentalement l'écosystème local.
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=='''Catégories'''==
=='''Catégories'''==
[[Catégorie:Physique]]
[[Catégorie:Physique]]
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[[Catégorie:thermodynamique]]
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[[Catégorie:pression]]
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[[Catégorie:art]]
[[Catégorie:Architecture]]
[[Catégorie:Architecture]]
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[[Catégorie:Énergétique]]
 
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[[Catégorie:Mathématiques]]
 
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[[Catégorie:Vidéo à réaliser]]
 
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[[Catégorie:Orthographe et style à corriger]]
 
[[Catégorie:Contenus à développer]]
[[Catégorie:Contenus à développer]]
[[Catégorie:Fiche à Valider]]
[[Catégorie:Fiche à Valider]]
[[Catégorie:expérience]]
[[Catégorie:expérience]]
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[[Catégorie:mediaspip]]
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[[Catégorie:eau]]

Version actuelle en date du 10 février 2013 à 14:27

Article incomplet en cours de rédaction
Modèle:Vidéo

Sommaire

Présentation de l'expérience

Les moulins à eau sont connus depuis des siècles. Les ingénieurs se sont servi du même principe, utilisant la force de l'eau, pour produire de l'électricité. Mais pourquoi construire des barrages quand on veut utiliser la force de l'eau, et pourquoi sont-ils si hauts ?

Matériel

L'expérience

La manipulation

  • Tracer une ligne verticale sur la brique de lait (elle commence à 5 cm au-dessus de la base de la brique).
  • Le long de cette ligne, percer 3 trous espacés de 4 cm les uns des autres.
  • Coller un morceau de ruban adhésif par-dessus les 3 trous.
  • Remplir la brique d'eau.
  • Retirer le ruban d'un coup sec et observer les jets d'eau.

Que voit-on ?

On remarque que le jet le plus proche de la base de la brique va le plus loin !

Explications

De manière simple

C'est le poids de l'eau qui détermine la pression du jet et par conséquent la distance atteinte par celui-ci. Or le volume d'eau au-dessus du dernier trou est plus important qu'au dessus des deux autres. Donc la pression l'est aussi. Et donc, le jet d'eau sortant du trou le plus bas va le plus loin !

Questions sans réponses

De quoi dépend la pression du jet sortant ?

  • De la retenue d'eau réalisée par le barrage ?
  • De la hauteur de celui-ci ?
  • Ou bien peut-être des deux ?

Allons plus loin dans l'explication

[[1]] sur Wikipédia

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Autres expériences

  • Projet d'un groupe de lycéens : [[2]]

Applications : liens avec le quotidien

  • Régulation du débit d'une rivière, d'un fleuve
  • Irrigation des cultures
  • Réservoirs d'eau
  • Production d'électricité

Catégories

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