Applications du principe de Bernoulli
1. Les énoncés fondés sur le principe de Bernoulli sont…
(1) force de portance sur un aéronef
(2) pompe hydraulique
(3) pulvérisateurs anti-moustiques
(4) montgolfière
Solution
Les énoncés fondés sur le principe de Bernoulli sont
(1) force de portance sur les avions et
(3) pulvérisateurs anti-moustiques
(2) Pompe hydraulique selon le principe de Pascal
(4) Ballon à air basé sur le principe d'Archimède
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2. Les énoncés relatifs à l'application du principe de Bernoulli sont…
(1) Venturi
(2) pulvérisateurs anti-moustiques
(3) baromètre
(4) thermomètre
Solution
Les énoncés fondés sur le principe de Bernoulli sont
(1) venturi et
(2) aérosol anti-moustiques
(3) un baromètre basé sur la pression hydrostatique
(4) thermomètre à mercure ou à alcool basé sur la dilatation
3. Les outils basés sur le principe de Bernoulli sont…
(1) pompe hydraulique
(2) carburateur
(3) Venturi
(4) thermomètre
Solution
(2) carburateur et
(3) Venturi
(1) Pompe hydraulique basée sur la pression hydrostatique, loi de Pascal
(4) Thermomètre à mercure ou à alcool basé sur la dilatation
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4. Les ailes d'avion sont conçues pour maximiser la portance , comme illustré. Si v représente la vitesse de l'air et P la pression atmosphérique, alors, selon le principe de Bernoulli, la conception est telle que…
Solution
Pour que les ailes de l'avion se soulèvent, la poussée de l'air à la base de l'aile est supérieure à la force de poussée au sommet de l'aile.
La force de poussée exercée sur l'intrados de l'aile est plus importante si la pression de l'air à cette surface est plus élevée. P = F / A, où la pression P est directement proportionnelle à F. Si la pression est plus élevée, la force augmente également.
Le principe de Bernoulli stipule que la pression de l'air à l'intrados de l'aile est élevée lorsque la vitesse de l'air à l'intrados de l'aile est faible.
v A > v B donc P A < P B
1. Question : Quel est le principe de Bernoulli ?
Réponse : Le principe de Bernoulli stipule que, pour un écoulement non visqueux d'un fluide non conducteur, une augmentation de la vitesse du fluide se produit simultanément à une diminution de la pression statique ou à une diminution de l'énergie potentielle du fluide.
2. Question : Quel est le lien entre le principe de Bernoulli et la conservation de l'énergie ?
Réponse : Le principe de Bernoulli est une manifestation de la conservation de l’énergie dans les écoulements de fluides. L’énergie totale d’un fluide en régime permanent est conservée. Lorsque l’énergie cinétique (vitesse) du fluide augmente, son énergie potentielle (pression) diminue, et inversement.
3. Question : Pourquoi les ailes d'avion ont-elles une partie supérieure incurvée et une partie inférieure plate ?
Réponse : Les ailes d’avion (profils aérodynamiques) sont conçues avec une face supérieure incurvée et une face inférieure plate afin que l’air circule plus rapidement sur la face supérieure que sur la face inférieure. Selon le principe de Bernoulli, cela engendre une pression plus faible sur la face supérieure et une pression plus élevée sur la face inférieure, ce qui génère la portance.
4. Question : Comment le principe de Bernoulli explique-t-il le fonctionnement d'un venturi ?
Réponse : Un venturi comporte une section rétrécie où la vitesse du fluide augmente, entraînant une diminution de la pression. En mesurant la différence de pression entre la section rétrécie et la section non rétrécie, on peut déterminer le débit du fluide, grâce au principe de Bernoulli.
5. Question : Pourquoi un ballon de football en rotation décrit-il une courbe dans sa trajectoire ?
Réponse : Ceci est dû à l’effet Magnus. Lorsque la balle tourne, elle accélère l’air d’un côté et le ralentit de l’autre. D’après le principe de Bernoulli, cela crée une différence de pression, ce qui provoque la trajectoire courbe de la balle.
6. Question : Quel est le lien entre le principe de Bernoulli et le fonctionnement d'un atomiseur ou d'un vaporisateur de parfum ?
Réponse : Lorsqu’on souffle de l’air sur le haut du tube de l’atomiseur, celui-ci accélère, créant une zone de basse pression. La pression plus élevée en bas pousse le liquide vers le haut du tube, où il rencontre l’air en mouvement rapide et est pulvérisé sous forme de fine brume.
7. Question : En quoi un toit incurvé sur un bâtiment représente-t-il un risque en cas de vents violents ?
Réponse : Par grand vent, l’air circule plus rapidement au-dessus d’un toit incurvé que sur une surface plane. Conformément au principe de Bernoulli, cette vitesse accrue de l’air au-dessus de la surface incurvée crée une zone de basse pression. Cette différence de pression peut engendrer un effet de soulèvement, susceptible d’endommager le toit.
8. Question : Pourquoi les fenêtres ouvertes d'une voiture en mouvement créent-elles un effet de flottement sur les papiers à l'intérieur ?
Réponse : Lorsque la voiture est en mouvement, la vitesse de l’air à l’extérieur est supérieure à celle à l’intérieur. Ceci crée une différence de pression, conformément au principe de Bernoulli, ce qui fait flotter les feuilles de papier, l’air cherchant à égaliser la pression.
9. Question : Comment le principe de Bernoulli peut-il expliquer la portance ressentie par les kitesurfeurs ?
Réponse : Lorsqu’il est orienté face au vent, le cerf-volant accélère le flux d’air sur sa surface supérieure, créant une zone de basse pression. La pression plus élevée sous le cerf-volant, par rapport à la basse pression au-dessus, crée une portance, permettant aux kitesurfeurs de s’élever au-dessus de l’eau.
10. Question : Pourquoi le rideau de douche se rétracte-t-il vers l'intérieur lorsque l'eau est ouverte ?
Réponse : L’eau chaude de la douche réchauffe l’air, le faisant monter et accélérant ainsi le flux d’air dans la cabine de douche. Cet air en mouvement plus rapide crée une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur de la cabine. Par conséquent, le rideau de douche est attiré vers l’intérieur en raison de cette différence de pression, conformément au principe de Bernoulli.
