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Tâche complexe documentaire en seconde - "Des vortex toroïdaux en plongée"

Thème 2 - La pratique du Sport - La plongée sous-marine

dimanche 23 novembre 2014, par Thierry MOUROT

Présentation d’une vidéo d’une plongée sous-marine. Le volume d’une bulle de gaz relâchée par le plongeur augmente au cours de sa remontée à la surface. La mission des élèves consiste à utiliser les renseignements proposés pour justifier cette observation.

Situation contextualisée :
Présentation d’une vidéo d’une plongée sous-marine. Lors d’une plongée sous-marine, les bulles de gaz (des vortex toroïdaux) relâchées par le plongeur remontent à la surface en grossissant.

Problème posé :
Le volume de la bulle lâchée par le plongeur augmente au cours de sa remontée. Votre mission consiste à utiliser les renseignements proposés pour justifier cette observation.

Bulle-1
Bulle-2
Pour répondre au problème posé, plusieurs voies sont possibles à partir des documents proposés. Vous pouvez donc partir sur une piste ou sur une autre ... par contre, la solution est unique. Vous rédigerez un compte-rendu qui détaillera la démarche suivie ainsi qu'un protocole expérimental de l'expérience mise en oeuvre avec le matériel disponible. Cette expérience devra conduire à l'exploitation d'un tableau de mesures à l'aide d'un tableur-grapheur et au tracé d'une courbe.

Informations mises à disposition :

Plusieurs documents relatifs à la pression : sa mesure, ses variations, sa définition.
Une liste de matériel permettant d’envisager une expérience à mettre en oeuvre.

Document 1 : matériel disponible

· Un pressiomètre (qui permet de mesurer la pression régnant dans un fluide)
· Un long tube en plastique
· Une éprouvette graduée

· Une réserve d’eau
· Une règle graduée cm par cm.

Document 2 :

La pression P d’un gaz dépend de la force pressante F qu’il exerce perpendiculairement sur une paroi
de surface S.
F = P * S
F s’exprime en newton (N) ; S s’exprime en mètre carré (m²) & P s’exprime en pascal (Pa)

Document 3 : Loi de Boyle Mariotte

À température constante, pour une quantité de matière donnée de gaz, le produit de la pression P par le volume occupé par ce gaz ne varie pas.


Document réalisé par le Groupe Insitu - Dijon Sud
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