Les caractéristiques techniques de 3 modèles de raquettes à neige sont réunies dans le tableau suivant :
« Kodomo »
« Hayassa »
« Oki »
Poids (N)
Jusqu'à 400 N
Jusqu'à 700 N
Jusqu'à 1 100 N
Surface de contact au sol
700 cm2
1 200 cm2
1 500 cm2
A l’aide du tableau précédent, compléter les phrases.
a) Un père, dont le poids est 900 N, chausse les raquettes «Kodomo» de son fils ; il s’enfonce davantage dans
la neige que lorsqu’il utilise ses raquettes « Oki ».
b) Un enfant de 300 N utilise les raquettes « Oki » de son père, il s’enfonce moins dans la neige qu’avec
ses raquettes «Kodomo».
c) La déformation de la neige dépend de la valeur de la force pressante F et de la surface pressée S.
La pression caractérise l’action d’une force pressante sur une surface pressée.
☺La pression est le quotient de la valeur de la force pressante F (en N) par l’aire de la surface
pressée S (en m2) : P =
Exercice 1: Écrire ce que vaut 1 Pa en fonction des unités de la force et de la surface. Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice 2: Un objet de 50,0 kg est posé sur le sol. Sa section horizontale vaut
0,250 m2. Quelle pression son poids exerce-t-il sur le sol ? (Prendre g = 10 N/kg) Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice 3: Un objet exerce une pression de 120 Pa sur une surface de 0,300 m2.
Quelle est la masse de cet objet ? (prendre g = 10 N/kg) Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice 4: Un objet de 30,0 kg exerce une pression de 1 200 Pa sur le sol.
Quelle est la surface de contact de cet objet avec le sol ? (prendre g = 10 N/kg) Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice 5: Pour enfoncer une punaise dans un mur, on exerce une force de 15 N sur
la surface de la tête de la punaise qui est de 300 mm2. Calculer la pression exercée par le doigt et par
la pointe de la punaise qui est de 0,5 mm2. Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Une capsule manométrique constituée d’une boite cylindrique dont une des parois est élastique est reliée à un
tube en U contenant de l’eau colorée.
L’eau colorée est au même niveau dans chaque branche du tube en U.
On plonge la capsule dans un récipient contenant de l’eau, il se crée une dénivellation dans le tube en U.
La dénivellation dans le tube en U est fonction de la pression exercée par le liquide, donc de la profondeur
d’immersion. Si l’on oriente la capsule autour d’un même point en la faisant tourner sur elle-même,
la dénivellation dans le tube en U n’est pas modifiée. Il n’existe donc qu’une seule pression en un point
donné d’un liquide.
On mesure la pression dans des récipients de formes différentes contenant un même liquide, à une même profondeur.
On constate que la pression est la même, elle est donc indépendante de la quantité de liquide contenu dans
le récipient, elle ne dépend que de la profondeur.
Puisque la pression est indépendante de la forme du récipient, lorsque l’on exerce une même pression dans
différents volume, le niveau de liquide est le même.
III) Pression exercée par les gaz et pression atmosphérique.
1) Expérience N°1:
On gonfle un ballon de baudruche. Après immersion dans l’eau, on perce le ballon. Que se passe-t-il ?
Les bulles d’air s’échappent perpendiculairement à la surface percée.
Un gaz en équilibre exerce des forces pressantes sur tout élément en contact avec lui.
La pression d’un gaz résulte de la collision des particules le composant avec les parois du contenant de ce gaz.
Les gaz de notre atmosphère exercent aussi une pression sur leur environnement. C’est la pression atmosphérique.
Pour mesurer une pression, on utilise un appareil appelé manomètre. Pour mesurer une pression atmosphérique,
on utilise un baromètre. On peut utiliser également un pressiomètre, c’est l’appareil que nous utiliserons lors de T.P.
Le pascal Pa est l’unité du système international, mais en fonction de la discipline ou du milieu étudié les unités
de pression peuvent varier :
En météorologie, étant données les grandeurs impliquées, on préfère souvent utiliser l’hPa ou le bar car 1 bar =
1 000 hPa = 100 000 Pa (1bar = 105 Pa).
Une autre unité de pression est l’atmosphère normale (de symbole atm), elle vaut 101 325 Pa et correspond à
la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer (soit à l’altitude 0).
Une unité qui n’est plus très utilisée, le millimètre de mercure (mmHg), 1 mmHg = 133,3 Pa.
La loi de Boyle-Mariotte s’applique aux gaz à condition que: • leur température ne varie pas. • leur quantité de matière (nombre de moles) reste constante.
Si ces conditions son respectées alors la loi de Boyle-Mariotte indique que: Le produit de la pression d’un gaz par son volume reste constant.
Ce qui peut se traduire par la formule: P.V = constante
Cette relation indique que si l’une des grandeurs augmente alors l’autre diminue:
• si la pression augmente alors le volume diminue • si la pression diminue alors le volume augmente • si le volume diminue (lors d’une compression par exemple) alors la pression augmente • si le volume augmente (lors d’une détente par exemple) alors la pression diminue
Plus précisément si l’une des grandeurs est divisée par un nombre alors l’autre est multipliée par le même nombre, ainsi par exemple:
• si la pression est multipliée par deux alors le volume est divisé par deux • si la pression est multipliée par trois alors le volume est divisé par trois • si le volume est multiplié par deux alors la pression est divisée par deux etc…
Si un gaz subit une transformation qui l’amène d’un état n°1 (son volume est V1 et sa pression P1) à un état n°2
(son volume est V2 et sa pression P2) alors la loi de Boyle-Mariotte peut s’écrire: P1.V1 = P2.V2
Cette relation est valable à condition que:
• Les deux pressions (P1 et P2 soient exprimées dans la même unité de pression qui peut être le pascal, l’hectopascal, le bar etc…) • Les deux volumes soient exprimés dans la même unité de volume qui peut être le litre, le mètre cube, le centimètre cube etc…
Le poids de l'air exerce à la surface de la Terre une force, c'est la pression atmosphérique. Ainsi, une colonne
d'air de section 1 m2, du sol jusqu'au sommet de l'atmosphère, a une masse de 10 000 kg soit la masse
d'environ huit automobiles. C'est un peu comme si, à chaque instant, nous avions l'équivalent de 10 mètres d'eau sur
nos épaules !
L'unité de pression utilisée en météorologie est l'hectopascal (hPa). Autrefois, on employait le millibar (mb) ou
encore le millimètre de mercure (mmHg).
Beau temps ou mauvais temps ?
Le plus souvent, le temps est à la pluie lorsque la pression est basse.
Lorsqu'elle diminue rapidement, le vent et le mauvais temps menacent.
À l'inverse, une pression atmosphérique élevée est synonyme de temps calme mais pas forcément beau. Ainsi, en été,
hautes pressions et beau temps vont de pair, mais en hiver, elles sont souvent accompagnées de brouillards et de
nuages bas qui peuvent durer toute la journée.
Sur une carte d'observation ou de prévision du temps figurent des lignes d'égale pression appelées « isobares » en
météorologie. En France, on trace les isobares de 5 en 5 hPa en surlignant l'isobare de référence 1 015 hPa (le plus
proche de la valeur moyenne de 1 013,25 hPa). Le tracé obtenu permet aux météorologues de suivre les systèmes.
Au niveau de la mer, la pression moyenne est de 1 013.25 hPa. Météorologiquement parlant, dès lors que la pression
descend en dessous de 1 010 hPa, il s'agit de basses pressions (dit aussi : « conditions dépressionnaires »).
Le vent est plutôt fort et le temps est mauvais avec un ciel souvent fort encombré et des précipitations fréquentes.
A contrario, lorsque la pression dépasse 1 015 hPa, on parle alors de hautes pressions (dit aussi : « conditions
anticycloniques »). Le vent est faible et le temps est beau avec un ciel souvent bien dégagé.
Exercice N°1: Une seringue de 1 L est reliée à un pressiomètre qui indique 0,8 bar.
On appuie sur la seringue de manière à diminuer le volume jusqu’à 0,66 L. Calculer la pression de l’air dans la
seringue à l’issue de la compression en considérant que la température est restée constante (arrondir le résultat au dixième). Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice N°2: Un plongeur équipé d’une bouteille est à 10 m de profondeur. La
pression de l’air dans ses poumons est alors de 2.0 bar. Avant d’entamer la remontée, le plongeur remplit ses poumons
d’air, leur volume est alors de 6.0 L.
Calculer le volume qu’occuperait la même quantité d’air à la pression de 1.0 bar, la température étant supposée
constante. Indiquer le risque auquel s’expose le plongeur lors de la remonté. Comment peut-il l’éviter ? Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
Exercice N°3: QCM, trouver la ou les bonnes réponses aux questions suivantes. Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
