Sciences physiques :

Physique, Mais c’est bien sûr !
TFS : DT01-162006.01
Pression, ou débit ?
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SOMMAIRE
1. Définition de la pression d’un liquide ou d’un gaz
2. Le théorème de Pascal et la presse hydraulique
3. Définition du débit
4. Addition des débits
5. Débit massique
6. Vitesse et débit d’un liquide
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1. Définition de la pression d’un liquide ou d’un gaz :
Un liquide exerce une pression nommée poussée sur sa surface de contact :
La direction de cette poussée est perpendiculaire (ou normale) à la surface de
contact :
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p
H
h
La pression d’un liquide en un point varie avec la distance de ce point à la surface
du liquide :
P
p
h
h
La pression est indépendante du volume de liquide :
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p
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Définition de la pression p d’une colonne de liquide : p = F / S
force, c’est le poids de l’eau F = P
lalaforce,
h
p=P/S
ρ
S
S
le poids, c’est le produit de la masse
par l’accélération de la pesanteur
P=Mg
la masse,
c’est le produit de la masse volumique par le volume
M=ρ V
le volume,
P=Mg/S
P=ρ Vg/S
c’est le produit de la section par la hauteur
V=S.h
P=ρ Shg/S
la pression, en simplifiant par S , est égale à :
p=ρ hg
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La pression
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p=ρ hg
est proportionnelle à :
la hauteur de la colonne d’eau,
la masse volumique du fluide,
l’accélération de la pesanteur.
La
Lapression
pressionest
estindépendante
indépendantedu
duvolume
volumede
deliquide
liquide::
p
p
P
P
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2. Le théorème de Pascal et la presse hydraulique :
Pascal a montré que les liquides étaient incompressibles.
Voir séance 5, « Solide, liquide ou gazeux, question de pression »
Ceci lui a permis d’ énoncer le
lethéorème
théorème::
Toute variation de pression produite en un point d’un liquide au repos
est transmise intégralement en tous les points du liquide.
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Sur le petit piston, de section S1, on applique une force F 1 .
F2
F2
F1
F1
A
B
S2
S1
La pression au point A
est donc pA = F1 / S1
La pression au point B est :
pB = F2 / S2
D’après le théorème de Pascal, la pression au point B est la même que la pression
au point A, soit p B = p A = p . Ce qui nous permet d’écrire : F2 / S 2 = F / S .
1
1
F2 = F . S2 / S
1
1
Ainsi, si la section du gros piston est 10 fois plus grande que la section du petit
piston, alors la force F2 appliquée sur le gros piston est 10 fois plus importante
que la force F1 appliquée sur le petit piston.
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3. Définition du débit :
Le débit est le volume de fluide qui circule par unité de temps.
Le débit est plus précisément appelé débit volumique.
Unité :
3
Il s’exprime en mètre cube par seconde, noté m / s
3
On utilise aussi le mètre cube par heure, noté m / h
ou le litre par seconde, noté l / s
Exemple :
En 30 secondes, le volume débité par une pompe à essence est de 15 litres.
Résultat :
Le débit de cette pompe est donc de : 15 / 30 = 0,5 l /s
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4. Addition des débits :
La somme des débits des flux rentrants est égale à la somme des débits des flux
sortants.
Q3
Q3
Q2
Qe
Q2
Qe
Q1
Q1
Qe = Q1 + Q2 + Q3
5. Débit massique :
Le débit massique est égal à la masse de fluide qui circule dans un conduit par
unité de temps.
3
Il s’exprime en kilogramme par mètre cube, noté kg/m .
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6. Vitesse et débit d’un liquide :
Le débit volumique d’un liquide circulant, à une vitesse V, dans une tuyauterie
de section S, est égal au produit de la section S par la vitesse V, d’où :
Q=S.V
On en déduit la vitesse:
V=Q/S
On peut exprimer cette définition par :
« la vitesse, c’est le débit par unité de temps ».
Dans le Système International,
3
le débit est exprimé en m / s, la section en m² et l a vitesse en m / s.
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