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Séance de cours

Fluid Statics Expériences

Dans cours

PHYS-201(c): Physique générale : électromagnétisme

Introduction à la mécanique des fluides, à l'électromagnétisme et aux phénomènes ondulatoires. ...

Description

Cette séance de cours présente une série d'expériences visant à clarifier la physique de la statique des fluides. L'instructeur démontre les effets de la modification de la pression de l'air à l'intérieur d'un tube et d'un récipient rempli d'eau, en présentant les principes de la flottabilité et des différentiels de pression d'Archimède. Grâce à des démonstrations pratiques, la séance de cours met en évidence l'importance de la pression dans divers scénarios, soulignant l'importance de comprendre les différences de pression dans la conception d'objets pour résister aux forces extérieures.

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Enseignant·e

Giovanni Boero

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Concepts associés (21)

Flottabilité

vignette|Forces impliquées dans la flottabilité : l'objet flotte parce que la portance (dirigée vers le haut) équilibre le poids (dirigé vers le bas). Dans un fluide (gaz ou liquide), les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les corps ont une flottabilité différente selon leur masse volumique et donc leur densité. La flottabilité est la poussée verticale, dirigée de bas en haut, qu'un fluide (gaz ou liquide) exerce sur un volume immergé. La flottabilité agit toujours dans la direction opposée à la gravité.

Pression

La pression est une grandeur physique qui traduit les échanges de quantité de mouvement dans un système thermodynamique, et notamment au sein d'un solide ou d'un fluide. Elle est définie classiquement comme l'intensité de la force qu'exerce un fluide par unité de surface. C'est une grandeur scalaire (ou tensorielle) intensive. Dans le Système international d'unités elle s'exprime en pascals, de symbole Pa. L'analyse dimensionnelle montre que la pression est homogène à une force surfacique ( ) comme à une énergie volumique ( ).

Physique expérimentale

vignette|La physique expérimentale peut parfois recourir à des instruments de très grandes dimensions : ici, construction du détecteur CMS (Compact Muon Solenoid) du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, en 2003. Les techniciens présents en bas de l'image donnent une idée des dimensions réelles de cet ensemble (15 m de diamètre, 21 m de long, pour un poids de 14 000 tonnes) installé 100 mètres sous la surface du sol.

Pression statique

La pression statique, dans un fluide en mouvement, est la pression que mesure un capteur qui se déplace à la même vitesse que le fluide. Il s'agit de la pression thermodynamique, c.-à-d. la mesure du déplacement purement aléatoire des molécules du fluide. C'est de cette pression statique que découle les propriétés de densité du fluide pour une température donnée, et vice versa (voir loi des gaz parfaits). La pression statique ne doit pas être confondue avec la pression dynamique exercée sur un objet par un fluide en mouvement et qui est due au mouvement de ce fluide autour de cet objet.

Dynamique des fluides

La dynamique des fluides (hydrodynamique ou aérodynamique), est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquides ou gazeux. Elle fait partie de la mécanique des fluides avec l'hydrostatique (statique des fluides). La résolution d'un problème de dynamique des fluides demande de calculer diverses propriétés des fluides comme la vitesse, la viscosité, la densité, la pression et la température en tant que fonctions de l'espace et du temps.

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Forces sur les surfaces immergées courbes : le principe d'Archimède

Couvre les forces sur les surfaces immergées courbes et le principe d'Archimède, détaillant le calcul des forces de pression et des effets de flottabilité.

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Principe d'Archimède : Pression et flottabilité

Couvre le principe d'Archimède, la variation de pression avec profondeur et la flottabilité dans les fluides.

Forces fluides : surface et flottabilité

Couvre les forces fluides sur les surfaces, le principe d'Archimède et l'équation de Bernoulli.

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