QCM : Pression et débit des vérins (4 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un vérin a un piston de diamètre 80 mm80\ \text{mm} et une tige de diamètre 30 mm30\ \text{mm}. Quelle expression donne la surface utile côté tige, avec les diamètres convertis en mètres ?

π(0,080−0,030)24 m2\frac{\pi(0{,}080-0{,}030)^2}{4}\ \text{m}^2
π(0,0802)4 m2\frac{\pi(0{,}080^2)}{4}\ \text{m}^2
π(0,0802−0,0302)4 m2\frac{\pi(0{,}080^2-0{,}030^2)}{4}\ \text{m}^2
π(0,0802+0,0302)4 m2\frac{\pi(0{,}080^2+0{,}030^2)}{4}\ \text{m}^2

$$\frac{\pi(0{,}080^2-0{,}030^2)}{4}\ \text{m}^2$$

Explication

Côté tige, la surface utile est celle du piston moins celle de la tige, soit Stige=π(D2−d2)4S_{tige}=\frac{\pi(D^2-d^2)}{4}. L’addition inclut la tige, le piston seul ignore sa section, et la soustraction des diamètres avant mise au carré n’applique pas la formule.

2. Le piston d’un vérin présente une surface utile de 0,004 m20{,}004\ \text{m}^2 et se déplace à 0,5 m/s0{,}5\ \text{m/s}. Quel débit résulte de la relation entre débit, surface et vitesse ?

0,008 m3/s0{,}008\ \text{m}^3/\text{s}
0,002 m3/s0{,}002\ \text{m}^3/\text{s}
0,504 m3/s0{,}504\ \text{m}^3/\text{s}
0,0008 m3/s0{,}0008\ \text{m}^3/\text{s}

$$0{,}002\ \text{m}^3/\text{s}$$

Explication

Le débit vérifie Q=S×vQ=S\times v, donc 0,004×0,5=0,002 m3/s0{,}004\times0{,}5=0{,}002\ \text{m}^3/\text{s}. L’addition et la division ne respectent pas la relation, et la valeur 0,00080{,}0008 correspond à une erreur de calcul.

3. Un vérin exerce une force de 12 000 N12\,000\ \text{N} sur un piston de surface 0,006 m20{,}006\ \text{m}^2. Quelle pression est nécessaire ?

2 000 000 Pa2\,000\,000\ \text{Pa}
0,0005 Pa0{,}0005\ \text{Pa}
2 000 Pa2\,000\ \text{Pa}
72 Pa72\ \text{Pa}

$$2\,000\,000\ \text{Pa}$$

Explication

La relation F=P×SF=P\times S donne P=F/SP=F/S, donc 12 000/0,006=2 000 000 Pa12\,000/0{,}006=2\,000\,000\ \text{Pa}. 72 Pa72\ \text{Pa} résulte d’une multiplication, tandis que 0,0005 Pa0{,}0005\ \text{Pa} inverse le rapport.

4. Pour un débit exprimé en litres par minute, un vérin a une surface utile de 40 cm240\ \text{cm}^2 et une vitesse de 3 m/min3\ \text{m/min}. Quelle valeur donne la convention d’unités ?

0,12 L/min0{,}12\ \text{L/min}
1 200 L/min1\,200\ \text{L/min}
12 L/min12\ \text{L/min}
120 L/min120\ \text{L/min}

$$12\ \text{L/min}$$

Explication

La convention donnée est Q=S×v×0,1Q= S\times v\times 0{,}1 : 40×3×0,1=12 L/min40\times3\times0{,}1=12\ \text{L/min}. Le facteur 10 mène à 1 200 L/min1\,200\ \text{L/min}, tandis que l’oubli du facteur donne 120 L/min120\ \text{L/min}.

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Quelle formule relie le débit, la surface utile et la vitesse du vérin ?

Q=S×vQ = S \times v

Quelle formule donne la surface côté tige d’un vérin ?

Stige=π(D2−d2)4S_{tige} = \frac{\pi(D^2-d^2)}{4}

Quelle formule relie la force d’un vérin à la pression et à la surface du piston ?

F=P×SF = P \times S

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