Sujet de Physique I TSI 2008PHYSIQUE I
Concours Centrale-Supélec 2008 1/14
PHYSIQUE I Filière TSI
Les calculettes sont autorisées.
Les différentes parties sont largement indépendantes et peuvent être traitées séparément. Sonder l’atmosphère
L’atmosphère entoure toute la Terre et permet à toutes les espèces vivantes ter- riennes de respirer pour vivre. Les phénomènes physiques intervenant dans l’atmosphère sont nombreux et caractérisent en fait différentes couches en fonc- tion de l’altitude : de …afficher plus de contenu…

Des mesures expérimen- tales de ces grandeurs en fonction de l’altitude sont ainsi effectuées régulièrement à l’aide de ballons-sonde pour permettre d’affiner les modèles informatiques existants et de prévoir les éventuelles formations nuageuses.
Dans cette partie, le champ de pesanteur est uniforme, égal à sa valeur au niveau du sol. L’air sera toujours considéré localement comme un gaz parfait.
I.A - Modèle simple de l’atmosphère isotherme
On considère dans un premier temps le cas d’une atmosphère isotherme au repos, dans laquelle la température est uniforme et vaut . La pres- sion au niveau du sol vaut . On appelle la pression qui règne à l’altitude .
I.A.1) Faire un bilan des forces s’exer- çant sur une tranche de fluide de base …afficher plus de contenu…

I.A.3) Déduire de ce qui précède l’ordre de grandeur de l’épaisseur de l’atmos- phère isotherme dans le cadre de ce modèle. Faire l’application numérique. Mon- trer que l’on peut retrouver ces résultats graphiquement.
I.B - Profil de température et de pression dans l’atmosphère réelle
Les données transmises par un ballon-sonde au cours de la traversée de la tro- posphère et de la basse stratosphère permettent de tracer les profils réels de température et de pression régnant à la verticale d’une station météo. Les résul- tats expérimentaux sont rassemblés sur la figure 2 ci-après (page suivante).
T0 273 K=
P0 1 0 bar, 1 0 10
5
Pa⋅,= = P z( ) z Figure 1 : tranche de fluide dans le modèle de l’atmosphère isotherme