Un fluide est un corps composé de particules faiblement liées les unes aux autres et pouvant donc facilement se
déplacer les unes par rapport aux autres. Parmi les fluides, on distingue les liquides et les gaz.
Les particules d’un liquide ne se dispersent pas dans l’espace mais il n’a pas de forme propre : il prend la forme
du récipient qui le contient et sa surface de séparation avec l’air est plane et horizontale.
Les molécules d’un gaz se dispersent dans tout l’espace qui leur est offert, on dit que le gaz est « expansible » ;
il n’y a donc pas de surface de séparation avec l’air auquel il peut se mélanger. Contrairement aux solides et
aux liquides, les gaz sont facilement compressibles.
En résumé : Un fluide (liquide ou gaz) est un ensemble de particules microscopiques occupant un volume
dont la géométrie s'adapte au récipient qui le contient. Ainsi un liquide occupe un volume limité par une
surface libre tandis qu'un gaz diffuse dans tout l'espace qui lui est offert.
Un fluide est dit en équilibre (au repos) s’il n’est animé d’aucun mouvement.
Un verre contient de l’eau, cette eau ne bouge pas, on dit que le liquide est au repos.
On dispose de deux seringues, l’une contenant de l’eau et l’autre contenant de l’air. On dispose un bouchon à
l’extrémité de chaque seringue, on effectue une pression sur chaque piston.
On constate que le piston de la seringue contenant de l’eau ne bouge pas, par contre celui contenant de l’air bouge
facilement. L’air est donc compressible. On relâche les pistons de chaque seringue, le
piston de la seringue contenant de l’air reprend sa position initiale, le piston de la seringue contenant de l’eau
n’ayant pas bougé. On tire sur le piston de la seringue contenant de l’air, celui-ci se déplace facilement, l’air est
donc expansible.
Les gaz sont des fluides compressibles sous l’effet d’une force, le volume d’un gaz diminue.
L’augmentation des chocs entre les molécules induit une augmentation de pression. Ils sont
également expansibles et entrainent donc une diminution de pression.
Les liquides sont incompressibles, il est impossible de rapprocher davantage les particules qui le composent.
1) Existence d’une force pressante dans un liquide :
On dispose d’un tube ouvert des deux cotés. On place un obturateur sur l’une des deux ouvertures (plaque retenue par
une ficelle). On plonge ce tube à obturateur dans une cuve remplie d’eau et on lâche la ficelle. On modifie
l’orientation de ce tube en l’inclinant de diverses façons.
Le fait que l’obturateur reste appliqué contre le tube cylindrique, quelle que soit l’orientation de celui-ci, montre
que le liquide exerce sur lui une force pressante, constamment dirigée du liquide vers le tube. Conclusion : Un liquide en équilibre exerce une force pressante sur toute portion de surface en contact avec
ce liquide.
On a démontré dans le chapitre précédent que cette pression dépendait de la profondeur (de la hauteur de liquide).
On constate également de cette pression dépend de la nature du liquide et donc de sa masse volumique ρ.
Plus la masse volumique du liquide augmente, plus la pression au sein de ce liquide augmente.
Lorsque l’on mesure la pression que subit un plongeur sous l’eau, on distingue plusieurs pressions. D’abord la
pression atmosphérique qui agit sur l’eau elle-même, puis la pression de la colonne d’eau (pression hydrostatique)
qui est au dessus du plongeur que l’on appelle pression relative. La somme de ces deux pressions correspond à la
pression absolue.
☺La différence de pression entre deux points d’un liquide au repos est donnée par la relation :
pB – pA = ρ.g.(hB – hA) = ρ.g.h
pB – pA est en Pa
ρ est la masse volumique exprimée en kg/m3
g est l’intensité de la pesanteur exprimée en N/kg
h est la différence de niveau exprimée en m.
Voir T.P. Vérification du principe fondamental de l’hydrostatique.
La pression dépend de la masse volumique du liquide, elle dépend donc de la densité du liquide.
Exercice: Calculer la pression relative de l’eau subie par un plongeur à une
profondeur de 50 m, puis à une profondeur de 125 m. Donner les résultats en Pa, puis en bar. Quelle seraient
les pressions absolues correspondantes ?
On prendra g = 10 N/kg et ρeau = 1 000 kg/m3.
Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Quelle seraient les pressions absolues correspondantes ?
Deux seringues remplies d’eau sont reliées entre-elle par un tube, si l’on enfonce le piston de l’une des deux
seringues, cela aura pour effet de faire ressortir l’autre.
Les liquides sont incompressibles. Toute variation de pression en un point d’un liquide se transmet intégralement en
tous points du liquide.
Exercice: Un cric hydraulique destiné à soulever un véhicule est représenté par la figure suivante.
La section du petit piston est de 2 cm, celle du grand piston de 12 cm. Répondre aux questions. Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Expérience : On remplit un tube d’environ 1 m de long avec du mercure et on le retourne sur une cuve contenant également du mercure.
Le mercure baisse dans le tube, il se forme alors à l’extrémité de celui-ci un vide d’air.
On mesure la hauteur de mercure dans le tube et on trouve à peu près 76 cm. Répondre aux questions. Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Un tonneau de 1 m de hauteur est surmonté d’un tube fin de 9,5 m de haut. Le tonneau est
plein d’eau est le tube est vide. Répondre aux questions. Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
