Fransızca Fizik / Pression et force presante

Notion de pression

• La pression d’un fluide correspond aux chocs répétés des particules microscopiques du fluide contre une surface.
• Plus ces chocs sont fréquents et intenses, plus la pression exercée par le fluide est grande.
• Relation entre la pression et la force pressante.
• Définition de la force pressante.

Expérience du verre rempli d’eau

• Une simple feuille de papier peut empêcher l’eau de tomber d’un verre lorsqu’il est retourné.
• Pourquoi la feuille ne tombe-t-elle pas malgré le poids de l’eau contenue dans le verre ?

Les hémisphères de Magdebourg

• En 1654, le physicien allemand Otto von Guericke réalise une expérience célèbre avec deux hémisphères métalliques dont il retire l’air.
• Il attache des chevaux de chaque côté pour essayer de séparer les hémisphères, mais ceux-ci restent collés, montrant ainsi l’existence de la pression atmosphérique.

Force pressante

• L’action exercée par un fluide sur une surface d’aire S peut être représentée par une force appelée force pressante : [F = P \times S]
• F représente la force pressante (en newton), S la surface (en (m²)) et P la pression (en pascal, Pa).

Données utiles

• Volume d’un cylindre de rayon R et de hauteur h :V = πr²h

• Pression atmosphérique : (≈1013 hPa) à une altitude de 0 m.
• Masse volumique de l’eau : ρ_eau = 1000 g.L^-1
• Intensité de la pesanteur :  g = 9,8 N·kg –1.
• Verre assimilé à un cylindre :(h = 120) mm ; (D = 80) mm.

Questions

• Q1 : Identifier les différentes actions mécaniques appliquées sur la feuille de papier.
• Q2 : Représenter ces actions mécaniques par des vecteurs sur un schéma.
• Q3 : Calculer la valeur du poids de l’eau contenue dans le verre.

Étude et interprétation

• Q4 : Comparer la force pressante exercée par l’air sur la feuille avec le poids de l’eau dans le verre.
• Conclusion : Interpréter le résultat obtenu.

Caractéristiques de la force pressante

La force pressante exercée par un fluide sur une surface possède :

• Direction : perpendiculaire à la surface sur laquelle elle agit.
• Sens : du fluide vers la surface.
• Valeur : donnée par la relation (F = P \times S).
• Unités :
  F en newton (N),
  S en mètre carré (m²),
  P en pascal (Pa).

Exercice d’application

• L’air atmosphérique exerce une pression (P = 1.013*10^5 ) Pa sur une surface d’aire (S = 20 , cm2).
• Calculer la valeur de la force pressante F.

Unités de pression et instruments

• Hectopascal (hPa) : (1hPa=100Pa) (utilisé en météorologie).
• Bar : (1bar=100000Pa) (souvent utilisé pour les pneus).
• Millimètre de mercure (mmHg) : (1mmHg≈133Pa) (utilisé en médecine).
• Atmosphère (atm) : (1atm=101325Pa).
• Manomètre : appareil qui mesure la pression d’un fluide.
• Baromètre : instrument destiné à mesurer la pression atmosphérique.

3. Loi de Boyle-Mariotte

• Principe : Pour une quantité de gaz donnée à température constante, le produit de la pression P par le volume V reste constant.
• Relation :[P \times V = constante]
• Remarque : La pression doit être exprimée en pascal (Pa) et le volume en mètre cube (m³).

Classe 9ᵉ Année – Physique – Pression dans les fluides

1. Définition des fluides

Fluide :
Un fluide est une substance qui peut se déformer facilement sous l’action d’une force. Cette propriété est liée à la manière dont ses molécules sont organisées :

• Les molécules d’un fluide ne sont pas fortement liées entre elles par des liaisons covalentes.
• Elles ont donc une grande liberté de mouvement et peuvent s’adapter à la forme du récipient qui les contient.

Remarque :
Contrairement aux gaz, les liquides sont peu compressibles, ce qui signifie que leur volume change très peu sous l’effet d’une pression extérieure.

2. La force pressante

Définition :
La force pressante est la force exercée par les molécules d’un fluide lorsqu’elles entrent en collision avec une surface. Cette force :

• Agit perpendiculairement à la surface.
• Augmente avec l’agitation moléculaire, donc avec la température du fluide.

Propriétés :

Propriété	Description
Direction	Perpendiculaire à la surface pressée
Sens	Du fluide vers la surface
Valeur	( F=P⋅S )

3. La pression

Définition :La pression représente l’effet de la force pressante par unité de surface. Elle est donnée par la formule.

où :

• (P) = pression (Pa : Pascal)
• (F) = force pressante (N : Newton)
• (S) = surface sur laquelle la force agit (m²)

À retenir : La pression dépend donc à la fois de la force exercée par le fluide et de la surface sur laquelle cette force s’applique.

4. Exemples et applications

1. Verre d’eau renversé :
   Une feuille de papier peut retenir l’eau dans un verre retourné grâce à la pression atmosphérique qui agit sur la surface de la feuille.
2. Hémisphères de Magdebourg :
   Deux hémisphères de cuivre, vidés de leur air, ne peuvent pas être séparés facilement car la pression atmosphérique exerce une force très importante sur leur surface externe.

5. Unités de pression

Unité	Valeur	Utilisation
Pascal (Pa)	1 Pa = 1 N/m²	Unité SI
Hectopascal (hPa)	1 hPa = 100 Pa	Météorologie
Bar	1 bar = 100 000 Pa	Pneumatiques
Millimètre de mercure (mmHg)	1 mmHg = 133 Pa	Médecine
Atmosphère (atm)	1 atm = 101 325 Pa	Pression atmosphérique

6. Loi de Boyle-Mariotte (pour information complémentaire)

Principe :
Pour une quantité de gaz donnée à température constante, le produit de la pression (P) par le volume (V) reste constant :[P⋅V=constante]

Remarque : La pression doit être exprimée en Pascal et le volume en mètre cube (m³).