1-1 La force pressante Une brique (en équilibre) est posée sur le sable. Quelles sont les forces qui lui sont appliquées? Représenter ses forces.

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Yvette Laurin
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1 OBJECTIFS Etre capable de calculer une pression.

Quelles sont les forces qui lui sont appliquées? Représenter ses forces.

de valeur F perpendiculaire à la surface de contact S est donnée par : symbole P F S Grandeur Pression Force pressante Surface

surface de 1 m 2. Le bar : 1 bar est la pression exercée par une force de 1 dan sur une surface de 1 cm 2. 1 bar = 10 5 Pa.

1 1 OBJECTIFS Etre capable de calculer une pression. Utiliser les bonnes unités 1- Pression sur les solides 1-1 La force pressante Une brique (en équilibre) est posée sur le sable. Quelles sont les forces qui lui sont appliquées? Représenter ses forces. 1-2 Force pressante et pression Observer le skieur sur la neige, Que pouvez vous dire : La pression P due a une force pressante de valeur F perpendiculaire à la surface de contact S est donnée par : symbole P F S Grandeur Pression Force pressante Surface Pascal Newton Mètre-carré (Pa) (N) (m 2 ) Unités internationales 1 Pa est la pression exercée par une force de 1 N sur une surface de 1 m 2. Le bar : 1 bar est la pression exercée par une force de 1 dan sur une surface de 1 cm 2. 1 bar = 10 5 Pa. L atmosphère : 1 atm = 1, Pa (Valeur de la pression atmosphérique normale). Application : Déterminer la pression exercée sur la neige par un homme de 70 kg a) en chaussures de marche (surface de chaque semelle : 220 cm 2 ). b) sur des skis de surface totale de 35 dm 2.

2- Pression dans un liquide La pression dans un liquide est due aux chocs des molécules sur les parois 2-1 L expérience de la bouteille trouée et remplie d eau La pression s exerce

2-2 Pression en un point d un liquide Un élément de surface plongé dans un fluide, subit de la part de ce liquide une force perpendiculaire à la surface, indépendante de son orientation.

2 2- Pression dans un liquide La pression dans un liquide est due aux chocs des molécules sur les parois 2-1 L expérience de la bouteille trouée et remplie d eau La pression s exerce perpendiculairement aux parois. La pression augmente avec la profondeur. 2-2 Pression en un point d un liquide Un élément de surface plongé dans un fluide, subit de la part de ce liquide une force perpendiculaire à la surface, indépendante de son orientation. La pression du liquide, au point considéré est le quotient de l intensité de cette force par l aire de l élément de surface considéré. Elle dépend aussi de la profondeur. 3- Pression dans un gaz 3-1 Pression d un gaz contenu dans un récipient Elle est également due aux chocs des molécules de gaz contre les parois. La pression est la même en tout point de la paroi, ainsi qu en tout point du gaz : c est la pression du gaz. Cette pression se mesure à l aide d un manomètre. 3-2 La pression atmosphérique C est la pression de l air. Elle dépend de nombreux phénomènes : altitude, météo. On la mesure avec un baromètre. Au sol, sa valeur est d environ 1 bar soit hpa. 3-3 Exemple de quelques pressions Pneu de voiture : 3,5 bars. Bouteille de gaz : 30 bars. Tube de téléviseur : 10-4 bar.

3 2 OBJECTIFS Mettre en évidence la poussée d Archimède et calculer cette poussée. Représenter les vecteurs forces. 1- Activité : Mise en évidence de la poussée d Archimède P : Représente le poids de l objet et f la tension du fil Le vecteur poids : a une direction verticale et de sens vers le bas ( ). Le vecteur : a une direction verticale et de sens vers le haut ( ). 1-1 Que remarque t-on lorsque l on plonge un solide dans un fluide? Que peut-on en conclure? 1-2 Compléter le tableau Poussée d Archimède : Π Volume d eau déplacé Masse d eau déplacée Poids d eau déplacée : Conclusion : Schéma 2 Schéma 3

2- La poussée d Archimède Lorsqu un solide de volume (V) est immergé dans un fluide de masse volumique (ρ), il subit de la part de ce fluide une force verticale (Π), dirigée vers le haut : c est la

4 2- La poussée d Archimède Lorsqu un solide de volume (V) est immergé dans un fluide de masse volumique (ρ), il subit de la part de ce fluide une force verticale (Π), dirigée vers le haut : c est la poussée d Archimède. Symbole Π V ρ g Grandeur Unités internationales Poussée d Archimède Newton (N) Volume d eau déplacée Mètre cube (m 3 ) Lorsqu un objet flotte la poussée d Archimède compense son poids. Masse volumique du fluide Kg/m 3 Intensité de la pesanteur g = 10 N/kg (constante) Applications : 1- Calculer la poussée d Archimède que subit un cylindre d aluminium de section 4 cm 2 et de hauteur 5 cm, dont les 3 / 5 sont immergés. 2- Un cube homogène d'arête a = 30 cm est constitué d'un matériau de masse volumique ρ = 790 kg/m 3. On plonge ce cube dans l'eau : il flotte. Masse volumique de l eau : ρ = kg/m Schématiser le cube et tracer les forces auxquelles il est soumis à l équilibre. 2-2 Déterminer la hauteur h du cube immergée en dessous de la surface de l'eau.

5 3 OBJECTIFS Appliquer ce principe sur des exemples simples. Utiliser les bonnes unités 1- Principe de l hydrostatique ou de Pascal Entre deux point A et B d un liquide, la différence de pression est donnée par : Symbole P h A et h B ρ g Grandeur Unités internationales Pression Hauteur Pascal (Pa) Mètre (m) Masse volumique du fluide Kg/m 3 Intensité de la pesanteur g = 10 N/kg (constante) 2- Application du principe de Pascal : le baromètre Un baromètre n'est rien d'autre qu'un tube en U, dont l'une de ses deux ouvertures est fermée. La figure ci-dessous visualise la situation En appliquant le principe de l hydrostatique cela revient à écrire que : La pression à la surface dans le vide vaut : 0 On peut, grâce à ce procédé, mesurer la pression atmosphérique. Il suffit de mesurer la hauteur d'une colonne d'un liquide de masse volumique connu 3- Application 1- Calculer la pression que subit un plongeur à une profondeur de 50 m, si la pression atmosphérique est égale à 10 5 Pa. Masse volumique de l eau de mer : ρ = 1024 kg/m 3.

La valeur de la force la plus importante est obtenue par le piston de plus grande section. 2- Le vérin hydraulique Le vérin hydraulique est un outil extrêmement utilise.

6 4 OBJECTIFS Utiliser le théorème de pascal. Connaître le principe d un vérin hydraulique 1- Le théorème de pascal Toutes variations de pression en un point d un liquide au repos se transmet intégralement à tous les autres points du liquide. La valeur de la force la plus importante est obtenue par le piston de plus grande section. 2- Le vérin hydraulique Le vérin hydraulique est un outil extrêmement utilise. Il permet d effectuer une force importante en exerçant une force plus petite. Certes, la force exercée au piston n 2 est plus grande que celle exercée au piston n 1, mais les déplacements des pistons sont en sens contraire : le 1 petit piston doit se déplacer beaucoup plus que le grand piston. Lorsque le piston en (1) descend, celui en (2) monte de telle sorte que le volume d'huile qui est chassé en (1) égale celui qui est poussé en (2). 2 Donc : 3- Application Dans une presse hydraulique, les aires des sections des pistons sont de 8 cm 2 et 72 cm 2. On veut soulever une charge de 200 kg. Calculer la force à exercer sur le piston de commande.

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