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Niveau Maths sup
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Exercice demi-cylindre

Posté par
Shurkan
07-11-19 à 17:35

Bonjour,

Pour un tp je dois résoudre le problème suivant:
"On considère le problème de réservoir suivant: déterminer la hauteur h pour laquelle un réservoir demi-cylindrique de rayon R est à moitié plein. "

1/ Montrer que h est solution de l'équation non linéaire:

R² arcos(\frac{R-h}{R})- \sqrt{2Rh-h²}(R-h) - \frac{\pi R²}{4} = 0


Voici un petit schéma réalisé avec les moyens du bord (Cf. l'image jointe):

Voici mon raisonnement:

Je suis partis du principe que le volume du demi-cylindre sans l'eau qu'on appellera "gros cylindre" a pour volume:

V_GC = \frac{\pi R²H}{2}
(avec H la hauteur du cylindre)
Le volume du petit demi-cylindre à l'intérieur que l'on appellera "petit cylindre" est alors :

V_pc = \frac{\pi h²H}{2}

L'équation à résoudre pour trouver h revient alors à :

V_GC - V_pc = \frac{1}{2}V_GC
A savoir, quel doit être mon rayon h pour que le volume du demi-cylindre qui représente l'eau rempli la moitié de mon réservoir.

J'ai trouvé: h = \frac{R}{\sqrt{2}}

Problème:
le professeur me dit que c'est faux, que je suis censé trouver une formule dépendant d'un angle alpha ect.. Je n'ai absolument pas compris d'où vient l'erreur dans mon raisonnement; pourriez-vous m'éclairer là dessus?

merci beaucoup

Exercice demi-cylindre

Posté par
lionel52
re : Exercice demi-cylindre 07-11-19 à 17:42

C'est simple la base du volume occupée par l'eau est loin d'etre un demi cercle!

Posté par
Sylvieg Moderateur
re : Exercice demi-cylindre 07-11-19 à 17:46

Bonjour,
Voir

Posté par
Shurkan
re : Exercice demi-cylindre 07-11-19 à 17:56

Bonjour Lionel52,

Effectivement, j'aurais du faire plus attention, merci.

Bonjour Sylvieg,

Merci beaucoup pour la documentation, c'est exactement ce que je cherchais.

Posté par
lionel52
re : Exercice demi-cylindre 07-11-19 à 18:16

Autre méthode, par les intégrales.

La courbe y = \sqrt{1-x^2} représente un cercle de rayon 1. Pour x donné en faisant un dessin tu te rends compte qu'il faut chercher x  tel que

\int_0^x \sqrt{1-t^2}dt - x\sqrt{1-x^2} = \pi/8


ça te donne un h' correspondant h' = 1 - \sqrt{1-x^2} pour un cercle de rayon 1 et R(1 - \sqrt{1-x^2}) pour un cercle de rayon R

Posté par
Shurkan
re : Exercice demi-cylindre 07-11-19 à 18:26

Intéressant Lionel52, merci!



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