1Spé – Chap 11 : Description d’un fluide au repos

La pression exercée par une force

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1° Influence de la diminution de la surface S de contact

a) Cas de l’utilisation de skis (ou de raquette de neige)

Conclusion : Avec des skis, le personnage (à poids constant) ne s’enfonce pas car la surface de contact est plus grande.

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b) Cas de l’enfoncement d’une pointe avec un marteau

Conclusion : Dans le cas d’une pointe la surface de contact sur le mur est plus petite qu’avec une quille. A force identique, la pointe s’enfonce.

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 2° Relation calculatoire

On peut établir une relation de proportionnalité entre ces valeurs :

1ere situation : 10 = 100  × 0,1

2eme situation : 10 = 50  × 0,2

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 3° Relation de définition entre P, F et S

En utilisant les unités du système international on obtient une relation entre la pression P (en Pa), la force F (en N) et la surface d’action S (en m²) :

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TP1 –  Pression d’un gaz en fonction de son volume

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1° La loi de Mariotte

Utiliser un navigateur déblocable (Voir dans tube_a_essai > »la réserve »)

Utiliser l’animation ci-dessous pour visualiser l’influence de la pression du gaz sur le comportement des molécules (à température constante).

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Conclusion : La pression est due aux chocs des molécules de gaz entre elles et sur les parois qui les contiennent.

On obtient une relation entre la pression P du gaz et le volume V du gaz  connue sous le nom de loi de Mariotte :

Dans l’animation précédente, une application de cette relation entre les états 1 et 2 amène à la propriété : P1 × V1 = P2 × V2

Valider vos connaissances en répondant au questionnaire à trous de l’animation.

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2° Animation : Simulation d’un gaz

Utiliser cette animation pour visualiser l’influence de la température et de la pression sur les molécules.

Observations : La température et de la pression augmentent l’agitation moléculaire.

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TP2 –  Pression dans les liquides.

1° Expérimentons la pression dans un liquide en fonction de la profondeur

Utiliser l’animation ci-dessous pour visualiser l’influence de la profondeur sur la pression. Faire quelques mesures à différentes profondeurs.

Indication de précision : La lecture sur le manomètre sera limitée à 4 chiffres significatifs. La pression atmosphérique sera ainsi constante : Patmosphérique = 101,3 kPa (= 1013 hPa dans les bulletins météo).

Ci-dessous une copie d’écran de la mesure de P à 1 m de profondeur (en décochant la case « pression atmosphérique »).

En ajoutant des poids dans le puits (S = 1 m²), on vérifie aisément que Pression = Force × Surface (unité du S.I)

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2° Loi de la pression en fonction de la profondeur

L’animation précédente permet de faire apparaitre une relation connue sous le nom de « Loi fondamentale de la statique des fluides » comme indiquée ci-dessous :

Avec

  • La pression P en Pascal
  • La masse volumique ρ en kg.m-3
  • Les hauteurs z sont en m
  • La gravitation terrestre g vaudra 9,81 N/kg.

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3° Pression effective et pression absolue

a) Quel appareil mesure la pression absolue ? (voir TP) : …

b) Quel appareil mesure la pression relativement à la pression atmosphérique ? (Voir TP) : …

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Exercices possibles

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Sauf indication contraire, pour tous les exercices, on donne g = 9,81 (SI).

La conception d’un schéma est souvent profitable.

Exercices à rédiger à la maison identiques aux ex résolus p 232 : 36 – 38

Exercices p 230 et suivantes : n° 23 – 29 – 39 – 44.

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Bilan

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