Article sur le principe de Pascal
Comment fonctionne un pont élévateur hydraulique pour soulever une voiture ? Quel est le principe de fonctionnement des freins hydrauliques lorsqu'ils servent à réduire la vitesse d'une voiture ? Veuillez vous référer au principe de Pascal pour comprendre cela.
Tout fluide exerce une pression constante sur tous les objets avec lesquels il est en contact. L'eau versée dans un verre exerce une pression sur sa paroi. De même, si nous prenons un bain dans une piscine ou en mer, l'eau exerce une pression sur notre corps.
La pression totale de l'eau à une certaine profondeur, par exemple la pression de l'eau de mer à 200 mètres de profondeur, est la somme de la pression atmosphérique et de la pression mesurée à 200 mètres de profondeur. Donc, en plus de la pression de l'eau...
Il y a aussi l'atmosphère qui exerce une pression sur la surface de l'eau de mer.
La pression atmosphérique s'exerce sur toutes les surfaces du fluide et se répartit dans l'ensemble de celui-ci. Par conséquent, la pression totale du fluide à une profondeur donnée, outre celle due à la couche superficielle, est également influencée par la pression atmosphérique.
Pour mieux comprendre cette explication, examinons le cas d'un liquide contenu dans un récipient.
La pression du liquide au fond du récipient est, bien entendu, supérieure à celle en surface. Plus on s'éloigne du fond, plus la pression est élevée ; inversement, plus on se rapproche de la surface, plus la pression est faible.
La pression est proportionnelle à ρgh (ρ = masse volumique, g = accélération de la pesanteur et h = hauteur ou profondeur). À une même profondeur, la pression est identique en tout point. Ceci est valable pour tous les liquides, quel que soit leur récipient, et ne dépend pas de la forme de celui-ci.
Si l'on applique une pression extérieure, par exemple en comprimant la surface du liquide, l'augmentation de pression est uniforme. Ainsi, sous l'effet d'une pression externe, chaque partie du liquide subit la même pression. Par conséquent, la pression est toujours la même en tout point situé à une même profondeur. C'est le principe de Pascal, formulé et nommé d'après Blaise Pascal (1623-1662), philosophe et scientifique français.
Le principe de Pascal stipule que la pression appliquée à un liquide dans un lieu clos se transmet à chaque partie du fluide et aux parois du récipient.
Application du principe de Pascal
S’appuyant sur le principe de Pascal, l’homme a conçu de nombreux outils, simples ou sophistiqués, pour faciliter la vie. Parmi eux, on peut citer les ascenseurs hydrauliques, les freins hydrauliques, etc.
Élévateur hydraulique
Le vérin hydraulique se compose d'un réservoir à deux parois. Sur chaque paroi se trouve un piston, la surface du piston gauche étant inférieure à celle du piston droit. La surface du piston est adaptée à celle du réservoir. Les réservoirs sont remplis de liquides, tels que des lubrifiants.
Si le piston à petite surface est enfoncé, chaque partie du liquide l'est également.
Sous pression. La pression exercée par un piston à petite surface se répartit sur toute la surface du liquide. Par conséquent, le liquide appuie sur le piston à grande surface jusqu'à ce que celui-ci soit repoussé vers le haut. La surface du piston comprimé étant réduite, la force nécessaire pour comprimer le liquide est également faible. Cependant, comme la pression s'exerce sur toute la surface du liquide, cette faible force se modifie lorsque le liquide appuie sur le piston à grande surface. On applique rarement une force d'entrée sur un piston à grande surface car cela n'est pas rentable. On place généralement des objets ou des charges à soulever (par exemple, une voiture) sur le piston à grande surface.
Ne soyez pas surpris si une voiture très lourde est facilement soulevée par simple pression sur un piston. La surface du piston étant très réduite, la force appliquée est également faible. Cependant, cette faible force initiale peut se transformer en une force de sortie considérable si la surface du piston est importante.
Exemple de problème 1 :
Connu :
A² = 100 cm²
A² = 250 cm²
F1 = 200 N
Recherché : F 2
Solution:
Exemple de problème 2 :
Connu :
A² = 100 cm² = 100 × 10⁻⁴ m² = 0.01 m²
A² = 250 cm² = 250 × 10⁻⁴ m² = 0.025 m²
Masse de la charge = 200 kg
Densité de l'huile (ρ) = 780 kg/ m³
Hauteur de la colonne d'huile (h) = 2 m
Accélération de la gravité (g) = 10 m/ s²
Recherché :
Quelle est la force d'entrée minimale (F) pour que la charge soit dans un état d'équilibre (la charge ne bouge pas) ?
Solution:
