Comment se déplacer dans un fluide ?

Lycée
LES TRANSPORTS
LEONARD DE VINCI -
2016/2017
COMMENT SE DÉPLACER DANS UN
FLUIDE ?
MECA 6
Objectifs
des Métiers
Connaissances (A SAVOIR)
Capacités (A SAVOIR FAIRE)
 Connaître les conditions de flottabilité d’un
matériau.
 Connaître les conditions d’équilibre d’un corps
flottant.
 Connaître la différence entre centre de gravité et
centre de poussée.
 Connaître le principe de la poussée d’Archimède.
 Connaître la notion de pression, de surface
pressée et de force pressante.
 Connaître la relation entre pression, surface
pressée et force pressante.
 Connaître l’unité du système international de
mesure de la pression et quelques unités usuelles.
 Connaître l’effet Venturi.
 Être capable de déterminer expérimentalement la
valeur de la force de poussée d’Archimède.
 Être capable de mesurer la pression d’un liquide
en un point.
 Être capable de déterminer expérimentalement les
variations de pression au sein d’un fluide.
 Être capable de distinguer pression
atmosphérique, pression relative et pression
absolue.
 Être capable d’utiliser la formule : PB – PA = ρ g h.
 Être capable de mettre en évidence
expérimentalement l’effet Venturi.
1. Corps plongé dans un liquide
Lycée des Métiers LEONARD DE VINCI (33) – Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques – C. DUPONT - http://eolipyle.free.fr – 1TP 1617 S MECA 6 CO-CORRIGE Fluides.docx – 2016/2017
1.1. Poussée d’Archimède
Tout corps immergé dans un fluide (liquide ou gaz) au repos reçoit de la part de celui-ci une
poussée verticale ⃗⃗⃗⃗
𝐹A :
 dirigée de bas en haut ;
 appliquée au centre de poussée C (= centre de gravité du fluide déplacé) ;
 de valeur égale au poids du fluide déplacé.
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹A = –𝑃
𝑒𝑎𝑢
G
G
⃗
P
⃗
P
C
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑃𝑒𝑎𝑢
G
C
⃗
P
La valeur de la poussée d’Archimède ⃗⃗⃗⃗
𝐹A se calcule à l’aide de la relation suivante :
  : masse volumique du fluide en kg/m3
FA =  g V avec  g : intensité de la pesanteur en N/kg
.
 V : volume de fluide déplacé en m3
1.2. Flottabilité d’un corps
Un corps flotte si la valeur de son poids est égale ou inférieure à celle de la poussée d’Archimède.
Un corps coule si la valeur de son poids est supérieure à celle de la poussée d’Archimède.
⃗ : l’objet flotte
𝐹A > P
⃗⃗⃗⃗
𝐹A ⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
𝐹A
G
⃗P
1re PRO
1TP
⃗⃗⃗⃗
⃗ : l’objet
𝐹A = P
flotte entre deux
eaux
⃗⃗⃗⃗
⃗ : l’objet coule
𝐹A < P
⃗⃗⃗⃗
𝐹A
C
G C
G C
⃗
P
⃗
P
S.P.C. / COURS Corrigé
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MECA 6 COMMENT SE DÉPLACER DANS UN FLUIDE ?
La masse volumique permet de déterminer si un objet flotte ou coule :
 Si objet < fluide, l’objet flotte ;
 Si objet = fluide, l’objet flotte entre deux eaux ;
 Si objet > fluide, l’objet coule.
1.3. Équilibre d’un corps flottant
Si le centre de poussée C et le centre de gravité G ne sont pas alignés, le couple de forces
formés tend à ramener l’objet dans la position verticale :
 Lorsque C est au dessus de G, l’équilibre est  Lorsque G est au dessus de C, l’équilibre est
stable.
instable.
⃗⃗⃗⃗
𝐹A
⃗⃗⃗⃗
𝐹A
C
C
G
G
⃗P
⃗P
2. Pression dans un liquide
Lycée des Métiers LEONARD DE VINCI (33) – Laboratoire de Mathématiques Sciences Physiques et Chimiques – C. DUPONT - http://eolipyle.free.fr – 1TP 1617 S MECA 6 CO-CORRIGE Fluides.docx – 2016/2017
2.1. Force pressante et pression
⃗ une action
On appelle force pressante F
mécanique répartie sur une surface pressée S.
La force pressante ⃗F est perpendiculaire à la
S
surface pressée S.
S
⃗F
La pression p en un point d’un solide ou d’un fluide est définie par :
 p : pression en Pa (Pascal)
F
. p=
avec  F : force pressante en N (Newton).
S
 S : surface pressée en m2
En pratique, la pression p se mesure aussi en bar : 1 bar = 100 000 Pa.
2.2. Principe fondamental de l’hydrostatique
La différence de pression entre deux points A et B d’un liquide est donné par la relation :
hauteur entre les
ppoint le plus bas – ppoint le plus haut =  g h
deux points en m
C patm
Différence de pression
entre deux points en Pa
intensité de la pesanteur
(g = 9,8 N/kg)
Masse volumique
du liquide en kg/m3
A
h
B
Attention : La pression d’un gaz est constante en tout point d’un récipient.
La pression de l’air qui nous entoure est appelée pression atmosphérique, notée patm, de valeur
patm = 101 325 Pa (si le point C est à la surface du liquide on a pC = patm).
On définit deux types de pression :
 pB est la pression absolue : elle tient compte de la pression atmosphérique.
 pB – patm est la pression relative : elle dépend seulement du liquide.
3. Effet Venturi
L’effet Venturi est le nom donné à un phénomène où la pression d’un fluide diminue lorsque la
vitesse de son écoulement augmente.
1re PRO
1TP
S.P.C. / COURS Corrigé
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