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TP PRESSION
LA POMPE A VIDE
Objectif :
Montrer l'existence de forces pressantes exercées par l'air sur une paroi.
Matériel :
Pompe à vide ; Cloche à vide ; Gants de ménagère ; sphère
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LA CAPSULE MANOMETRIQUE
Objectif :
On veut vérifier que la pression exercée au sein d’un liquide en équilibre,
• est constante en tous les points d’un même plan horizontal. :
Expérience n°1
• croît au fur et à mesure que l’on s’éloigne de sa surface libre. :
Expérience n°2
Matériel :
Capsule manométrique ; récipients
Forces pressantes exercées par l'air
Objectif
Montrer l'existence de forces pressantes exercées par l'air sur une paroi.
Matériel
Pompe à vide ; Cloche à vide ; Gants de ménagère
Expérience
- Prenons un gant de ménagère contenant
un peu d'air et nouons l'extrémité pour le
rendre étanche.
- Plaçons-le sous la cloche reliée à la
pompe à vide.
- Mettons la pompe en marche et
observons.
- Arrêtons la pompe à vide et ouvrons la
vanne afin de faire entrer l'air extérieur
dans la cloche. Observons.
Observations
* On observe que plus l'air se raréfie dans la cloche et plus le gant se gonfle, se déforme mais en
conservant son aspect.
Lorsque "le vide" est réalisé dans la cuve, il est impossible de séparer la cloche de son support.
* Lorsque l'air rentre à nouveau dans la cloche, le gant se dégonfle petit à petit et reprend sa forme
initiale.
Il est alors possible de séparer la cloche de son support.
Conclusions
En faisant le vide dans la cuve, on supprime l'action de l'air sur un coté du gant .
La déformation est due à l'action des molécules des gaz constituant l'air frappant la paroi interne
du gant . On dit que l'air exerce des forces pressantes sur la paroi.
La déformation a lieu partout de la même façon : les forces pressantes s'exercent sur tous les points du
gant et dans toutes les directions.
La déformation n'a pas lieu lorsque l'air est présent des deux côtés de la paroi : les forces pressantes
s'exercent de part et d'autre de la paroi et se compensent.
Remarque :
Dans le cas où la cuve ne peut être séparée de son support, le phénomène est identique mais on observe
ici l'action des molécules des gaz constituant l'air sur les parois externes . La somme des forces a au
moins une intensité supérieure au poids de l'ensemble c'est à dire à 150N.
Application : sphère vidée d’air : impossible à séparer
Petit historique
Otto Von Guericke (physicien allemand) construit la première pompe pneumatique en 1650 destinée à
aspirer l’air que contient un vase. L’appareil est équipé d’un manomètre qui mesure la raréfaction de l’air
et, par conséquent, le vide obtenu.
Dans les Experimenta Magdeburgica de vacuo spatio (1672), on trouve la description de l'expérience
présentée devant la diète de Ratisbonne en 1654.
"Un cylindre muni d’un piston est fixé verticalement le long d’une potence. Un récipient où l’on fait
le vide est disposé exactement sous le cylindre. Le piston attaché à une corde passant sur une poulie
est tiré par vingt hommes. Lorsque le vide est fait dans le récipient, l'action de la pression
atmosphérique oblige le piston à redescendre, malgré les efforts des vingt hommes pour le retenir".
PRESSION EXERCEE PAR LES LIQUIDES
1-
Notion de pression : Rappels
Donner exemple de trois formes ≠ mais de même masse posées sur la neige, comparer empreintes
La pression exercée par une force F agissant perpendiculairement sur une surface S est
(N/m2)
ou
F
P=
S
(N)
(m2)
PASCAL Blaise : (1623-1662) ; Savant, philosophe et écrivain Français
L’unité légale ( SI ) de pression est le Pascal.
1Pa = 1N / m2
On utilise également l’hectopascal (hPa)
1hPa = 100 Pa
Autres unités :
• le bar
1bar = 105 Pa = 10N / cm2
• l’atmosphère
1atm = 101325 Pa = 1013 hPa appelée pression atmosphérique normale
2-
Pression en un point d’un fluide
Soit une capsule manométrique plongée
dans un récipient rempli d’eau.
F
Objectifs : On veut vérifier que la pression exercée au sein d’un liquide en équilibre,
• est constante en tous les points d’un même plan horizontal. : Expérience n°1
• croît au fur et à mesure que l’on s’éloigne de sa surface libre. : Expérience n°2
Expérience n° 1 : pression constante en tous les points d’un même plan horizontal
Manipulation :
a) Prendre plusieurs récipients de forme différentes et les remplir d’eau.
b) Plonger la capsule manométrique à la même profondeur dans chacun des récipients et noter la pression .
c) Recommencer pour une autre profondeur
Conclusion :
La pression est constante en tous les points d’un même plan horizontal.
Expérience n° 2 : influence de l'altitude
Pour des raisons évidentes, il est nécessaire de faire appel à un fluide condensé tel que l'eau
pour mettre en valeur le phénomène. La capsule est d'abord positionnée dans le liquide très près
de la surface, de façon que le niveau du liquide dans les deux branches du tube en U soit le
même, puis enfoncée progressivement. Le poids du liquide situé au dessus de la capsule génère
un accroissement de pression observable dans le tube en U.
Conclusion :
La pression varie en fonction de l’altitude, dans un liquide, elle augmente proportionnellement à la
profondeur.