Programme

Physique-Chimie (Spé) — Mouvement et interactions

Statique des fluides

Pression, loi de Mariotte, pression dans un fluide, poussée d'Archimède

Résumé synthétiqueFiche en 5 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

La statique des fluides étudie le comportement des fluides (liquides et gaz) au repos. La pression $p$ est la force exercée par unité de surface : $p = \dfrac{F}{S}$, en pascal ($\mathrm{Pa}$). La pression atmosphérique au niveau de la mer vaut environ $1{,}013 \times 10^{5}\ \mathrm{Pa}$ (soit $1\ \mathrm{atm}$ ou $1\,013\ \mathrm{hPa}$). Pour un gaz à température constante, la loi de Mariotte établit que le produit $p\,V$ est constant, soit $p_1 V_1 = p_2 V_2$ : si on comprime un gaz ($V$ diminue), sa pression augmente. Dans un fluide incompressible au repos, la pression augmente avec la profondeur selon la loi fondamentale de la statique des fluides : $\Delta p = \rho\,g\,\Delta h$, où $\rho$ est la masse volumique du fluide et $\Delta h$ la différence de profondeur. Par exemple, à $10\ \mathrm{m}$ de profondeur dans l'eau, la pression augmente d'environ $1\ \mathrm{atm}$. La poussée d'Archimède est la force verticale, dirigée vers le haut, exercée par un fluide sur tout objet immergé. Son intensité est égale au poids du fluide déplacé : $F_A = \rho_{\text{fluide}}\,g\,V_{\text{immergé}}$. Un objet flotte si la poussée d'Archimède compense son poids, c'est-à-dire si sa masse volumique moyenne est inférieure à celle du fluide.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Statique des fluides, extraits du quiz de révision.

Quelle est l'unité SI de la pression ?
Réponse :
Le pascal ($\mathrm{Pa}$)
L'unité SI de la pression est le pascal ($\mathrm{Pa}$). $1\ \mathrm{Pa} = 1\ \mathrm{N/m^2}$. Le bar et l'atmosphère sont des unités courantes mais pas des unités SI.
Selon la loi de Mariotte, si on double le volume d'un gaz à température constante, sa pression :
Réponse :
Est divisée par deux
La loi de Mariotte dit $p\,V = \text{constante}$ (à $T$ constante). Si $V$ est doublé ($V_2 = 2V_1$), alors $p_2 = \dfrac{p_1 V_1}{V_2} = \dfrac{p_1}{2}$. La pression est divisée par deux.
À quelle profondeur dans l'eau la pression augmente-t-elle d'environ $1\ \mathrm{atm}$ ($10^{5}\ \mathrm{Pa}$) ?
Réponse :
$10\ \mathrm{m}$
$\Delta p = \rho\,g\,\Delta h = 1\,000 \times 10 \times 10 = 10^{5}\ \mathrm{Pa} \approx 1\ \mathrm{atm}$. Tous les $10\ \mathrm{m}$ de profondeur dans l'eau, la pression augmente d'environ $1$ atmosphère.
La poussée d'Archimède s'exerce :
Réponse :
Verticalement vers le haut
La poussée d'Archimède est toujours verticale et dirigée vers le haut. Elle s'exerce sur TOUT objet immergé, qu'il flotte ou qu'il coule.