Physique
générale (université Abdou Moumouni, Niamey), 06 /
2020.
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Cycle de
Joule-Brayton.
Il est formé de deux isobares reliés par deux adiabatiques. Le cycle
est supposé réversible. et décrit dans le sens moteur par un gaz
parfait. On pose a = P2 / P1.
Calculer le rendement en fonction de a et g.
A.N : a = 8 : g =
1,4.
Premier principe sur le cycle : Wcycle +Qp +Qo =0. ( pas de chaleur échangée sur les adiabatiques).
-Wcycle =Qp +Qo .
Sur les isobares : Qp = Cp(T3-T2) ; Qo = Cp(T1-T4).
Sur les adiabatiques réversibles: P11-g T1g = P21-g T2g = Cste ; a = P2 / P1 = (T1 / T2) g /(1-g).
T1 / T2 = a(1-g)/g ; T1 =T2 a(1-g)/g.
P11-g T4g = P21-g T3g = Cste ; a = P2 / P1 = (T4 / T3) g /(1-g).
T4 / T3 = a(1-g)/g ; T4 =T3 a(1-g)/g.
T1 / T2 =T4 / T3 .
Rendement = -Wcycle / Qp =1+Q0 / Qp.
|Q0| / Qp = (T1-T4) / (T3-T2) = (T2-T3) a(1-g)/g / (T3-T2) = - a(1-g)/g .
Rendement =1-a(1-g)/g = 1- 1 / a(g-1)/g =1-1/80,4 / 1,4 ~0,45.
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La voiture et le piéton.
Une voiture de largeur L = 1,4 m se déplace à vitesse constante v = 72
km / h en suivant le bord de la route de largeur 2L. Un piéton est à la
distance d = 50 m devant la voiture. Il veut traverser à vitesse
constante notée u ( a
= 45°).
1. Déterminer les
coordonnées des vecteurs positions du piéton et de la voiture dans le
repère indiqué.
2. Quelle est la valeur minimale de u afin que le piéton ne soit pas
touché ? ( le piéton atteint l'abscisse x = L avant que la voiture ne
le touche).
Piéton :
Vecteur vitesse ( u sin a ; -u cos a).
Vecteur position : u sin a t ; -u cos a t +d.
u sin 45 t ; -u cos 45 t +50
Voiture :
Vecteur vitesse : (0 ; v).
Vecteur position du bord extérieur : 1,4 ; vt.
1,4 ; 72 / 3,6 t soit 1,4 , 20 t.
Le piéton n'est pas touché si :
u sin 45 t > 1,4 et -u cos 45 t +50 > 20 t.
Cas limite : t =1,4 /(sin 45 u).
-u cos 45 x1,4 /(u sin 45)+50 = 20x1,4 / (u sin 45).
-1,4+50 = 39,6 / u.
u =39,6 / 48,6 ~0,81 m /s.
3. Pour quelle valeur de a,
la vitesse du piéton est-elle minimale ? Quelle est sa valeur ?
Le piéton traverse perpendiculairement à la route ( a = 90°) et doit parcourir au minimum 1,4 m tandis que la voiture doit parcourir 50 m à la vitesse de 20 m /s.
t = 50 /20 = 2,5 s ; vitesse minimale du piéton : 1,4 /2,5 =0,56 m /s.
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