Au programme de ce chapitre
- I. Pression et force pressante
- II. La loi fondamentale de la statique des fluides
- III. Applications et précautions
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Un fluide est un corps qui peut s'écouler : liquide ou gaz. Sur une surface plane d'aire S, un fluide exerce une force pressante F⃗ perpendiculaire à la surface, dirigée du fluide vers la paroi, de valeur F = p × S, où p est la pression du fluide. L'unité de pression du Système international est le pascal : 1 Pa = 1 N·m⁻². On utilise aussi le bar (1 bar = 10⁵ Pa) et l'hectopascal (1 hPa = 100 Pa).
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Un exemple corrigé
Exemple traité Un plongeur descend à h = 25 m dans l'eau de mer, assimilée ici à de l'eau de masse volumique ρ = 1,00 × 10³ kg·m⁻³. La pression atmosphérique en surface vaut p₀ = 1,013 × 10⁵ Pa.
p = 1,013 × 10⁵ + 1,00 × 10³ × 9,81 × 25 = 1,013 × 10⁵ + 2,45 × 10⁵ = 3,47 × 10⁵ Pa, soit environ 3,5 bar.
Sur un hublot circulaire de surface S = 2,0 × 10⁻³ m², l'eau exerce une force pressante F = p × S = 3,47 × 10⁵ × 2,0 × 10⁻³ = 6,9 × 10² N, soit le poids d'un corps de 70 kg.
p = 1,013 × 10⁵ + 1,00 × 10³ × 9,81 × 25 = 1,013 × 10⁵ + 2,45 × 10⁵ = 3,47 × 10⁵ Pa, soit environ 3,5 bar.
Sur un hublot circulaire de surface S = 2,0 × 10⁻³ m², l'eau exerce une force pressante F = p × S = 3,47 × 10⁵ × 2,0 × 10⁻³ = 6,9 × 10² N, soit le poids d'un corps de 70 kg.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. Ne confonds pas force (N) et pression (Pa) : la pression est une force répartie sur une surface.
Attention Trois erreurs fréquentes. La masse volumique doit être en kg·m⁻³ : pour l'eau, 1,00 × 10³ kg·m⁻³ et non 1,00 g·cm⁻³. La surface d'un récipient n'intervient pas dans la loi de la statique : une piscine et un tube fin donnent la même pression à la même profondeur. Enfin, la loi p = p₀ + ρgh ne vaut que pour un fluide incompressible : elle est inutilisable pour un gaz sur de grandes hauteurs.
L'astuce du prof
Astuce. Relie profondeur et pression : plus on descend, plus la colonne de fluide au-dessus pèse.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Pourquoi la pression augmente-t-elle en profondeur dans l'eau ?
Voir la correction
Parce que le poids de la colonne d'eau au-dessus augmente avec la profondeur.
Exercice 2
Dans quelle unité mesure-t-on une pression ?
Voir la correction
En pascals (Pa).