Comment se déplacer dans un fluide ?

LES TRANSPORTS
Lycée des Métiers LEONARD DE VINCI - 2016/2017
C
CO OM MM ME EN NT T S SE E D DÉ ÉP PL LA AC CE ER R D DA AN NS S U UN N
F
FL LU UI ID DE E ? ?
MECA 6
1re PRO
1TP
S.P.C. / COURS Corrigé
1/2
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
Objectifs
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
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 𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
:
 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.
La valeur de la poussée d’Archimède 𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
se calcule à l’aide de la relation suivante :
FA = g V avec 
: masse volumique du fluide en kg/m3
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.
G
P
⃗
⃗
𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
C
G
P
⃗
⃗
𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
C
G
P
⃗
⃗
𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
C
𝐹A
⃗
⃗
⃗
⃗
= P
⃗
⃗
: l’objet
flotte entre deux
eaux
𝐹A
⃗
⃗
⃗
⃗
> P
⃗
⃗
: l’objet flotte
𝐹A
⃗
⃗
⃗
⃗
< P
⃗
⃗
: l’objet coule
G
P
⃗
⃗
G
P
⃗
⃗
C
𝑃
𝑒𝑎𝑢
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
G
P
⃗
⃗
𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
= –𝑃
𝑒𝑎𝑢
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
⃗
C

MECA 6
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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
stable.
 Lorsque G est au dessus de C, l’équilibre est
instable.
2. Pression dans un liquide
2.1. Force pressante et pression
On appelle force pressante F
⃗
⃗
une action
mécanique répartie sur une surface pressée S.
La force pressante F
⃗
⃗
est perpendiculaire à la
surface pressée S.
La pression p en un point d’un solide ou d’un fluide est définie par :
. p = F
S avec 
 p : pression en Pa (Pascal)
F : force pressante en N (Newton)
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 :
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.
A
B
h
C
patm
ppoint le plus bas – ppoint le plus haut =  g h
Masse volumique
du liquide en kg/m3
intensité de la pesanteur
(g = 9,8 N/kg)
Différence de pression
entre deux points en Pa
hauteur entre les
deux points en m
S
S
F
⃗
⃗
G
P
⃗
⃗
𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗
C
G
C
P
⃗
⃗
𝐹
A
⃗
⃗
⃗
⃗