1 Mécanique VII: La pression de surface

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Sciences Stage n°
Mécanique VII:
La pression de surface
Construire sur du sable
C.F.A du bâtiment Ermont

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Expérience 1 :
Nous prenons trois pieux dont la surface de contact avec le sol vaut 1cm². Ils sont posés sur
une plaque de pâte à modeler. Nous exerçons alors une force verticale vers le bas sur chacun
de ces pieux, avec une valeur de plus en plus grande : 10N, puis 20N et enfin 40N.
Qu’est-ce cela donne au niveau de l’enfoncement des pieux dans la pâte à modeler ?
Résultats :
Conclusion :
Pâte à modeler
10N
20N
40N

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Expérience 2 :
Nous prenons trois pieux dont la surface de contact avec le sol vaut 1cm² pour le premier
pieu, 2cm² pour le deuxième et enfin 4cm² pour le troisième. Ils sont posés sur une plaque
de pâte à modeler. Nous exerçons alors une force verticale vers le bas sur chacun de ces
pieux, avec une valeur constante 20N.
Qu’est-ce cela donne au niveau de l’enfoncement des pieux dans la pâte à modeler ?
Résultats :
Conclusion :
Pâte à modeler
20N
20N
20N

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La pression de surface
La pression de surface, ou pression, est une grandeur qui correspond à la force exercée par
unité de surface.
C’est cette pression de surface qui est responsable de l’enfoncement plus ou moins grand du
pieu dans notre pâte à modeler.
Plus la force qu’on exerce est grande, plus la pression est grande.
Plus on exerce cette force sur une petite surface, plus la pression est grande.
D’un point de vue mathématique, cela conduit à la relation :
 où
F est la valeur en N de la force exercée
S est la surface en m² sur laquelle la force est exercée
P est la pression en Pa (le pascal)
Remarque : on a l’équivalence entre 1 N/m² et 1 Pa. C’est bien la même chose.
Remarque : le pascal Pa est une unité plutôt petite : elle correspond par exemple à la
pression exercée par une masse de 100g (soit un poids de 1N) posée sur une surface de 1 m².
La pression sert dans beaucoup de domaines, parfois on a de
petites pressions, parfois de grandes pressions, si bien qu’on
dispose de plusieurs unités usuelles :
 L’hectopascal (hPa) = 100 Pa
 Le bar (bar) = 100 000 Pa
 L’atmosphère (atm) = 1,01325 bar = 101325 Pa
Certains métiers (plomberie, chauffage) peuvent utiliser
également :
 Les millimètres de mercure (mmHg)
 la colonne d’eau (mCE),
mais nous n’en parlerons pas plus dans ce dossier.

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Exercice :
Un échafaudage a une masse m = 250 kg.
Il repose sur 6 pieds ronds, dont la section est
un disque de rayon R = 25 mm.
Nous avons également prévu 6 cales à mettre
sous chacun des pieds de l’échafaudage si le sol
est meuble. Les cales sont rectangulaires, de
longueur L = 40 cm et de largeur l = 30 cm.
1) En utilisant la relation P = m x g, calculez le poids P en Newton (N) de cet échafaudage.
Donnée: g = 10 N/kg
2) Convertir le rayon R d’un pied de l’échafaudage en mètre :
3) Convertir la longueur L et largeur l de la cale en mètre :
4) Calculez en m² la surface de contact avec le sol des 6 pieds de l’échafaudage :
Rappel : pour un disque, A = π x R²