L'hydrostatique est la branche de l'hydraulique qui étudie les lois de l'équilibre des fluides et considère l'application pratique de ces lois. Afin de comprendre l’hydrostatique, il est nécessaire de définir quelques concepts et définitions.

Loi de Pascal pour l'hydrostatique.

En 1653, le scientifique français B. Pascal découvre une loi communément appelée loi fondamentale de l'hydrostatique.

Cela ressemble à ceci :

La pression à la surface d'un liquide produite par des forces externes est transmise au liquide de manière égale dans toutes les directions.

La loi de Pascal est facilement comprise si l'on examine la structure moléculaire de la matière. Dans les liquides et les gaz, les molécules ont une relative liberté ; elles sont capables de se déplacer les unes par rapport aux autres, contrairement aux solides. Dans les solides, les molécules sont assemblées en réseaux cristallins.

La liberté relative dont disposent les molécules de liquides et de gaz permet à la pression exercée sur le liquide ou le gaz d'être transférée non seulement dans la direction de la force, mais également dans toutes les autres directions.

La loi de Pascal pour l'hydrostatique est largement utilisée dans l'industrie. Le travail de l'automatisation hydraulique, qui contrôle les machines CNC, les voitures et les avions, ainsi que de nombreuses autres machines hydrauliques, est basé sur cette loi.

Définition et formule de la pression hydrostatique

De la loi de Pascal décrite ci-dessus il résulte que :

La pression hydrostatique est la pression exercée sur un fluide par gravité.

L'ampleur de la pression hydrostatique ne dépend pas de la forme du récipient dans lequel se trouve le liquide et est déterminée par le produit

P = ρgh, où

ρ – densité du fluide

g – accélération de chute libre

h – profondeur à laquelle la pression est déterminée.

Pour illustrer cette formule, regardons 3 récipients de formes différentes.

En tout trois cas La pression du liquide au fond du récipient est la même.

La pression totale du liquide dans le récipient est égale à

P = P0 + ρgh, où

P0 – pression à la surface du liquide. Dans la plupart des cas, on suppose qu’elle est égale à la pression atmosphérique.

Force de pression hydrostatique

Sélectionnons un certain volume dans un liquide en équilibre, puis coupons-le en deux parties par un plan arbitraire AB et rejetons mentalement une de ces parties, par exemple celle du haut. Dans ce cas, il faut appliquer des forces sur le plan AB dont l'action sera équivalente à l'action de la partie supérieure du volume rejetée sur la partie inférieure restante de celui-ci.

Considérons dans le plan de coupe AB un contour fermé d'aire ΔF, qui inclut un point arbitraire a. Laissez une force ΔP agir sur cette zone.

Alors la pression hydrostatique dont la formule ressemble à

Рср = ΔP / ΔF

représente la force agissant par unité de surface, sera appelée pression hydrostatique moyenne ou contrainte de pression hydrostatique moyenne sur la surface ΔF.

La pression réelle en différents points de cette zone peut être différente : à certains endroits elle peut être supérieure, à d'autres elle peut être inférieure à la pression hydrostatique moyenne. Il est évident que dans cas général La pression moyenne Рср différera d'autant moins de la vraie pression au point a, plus la surface ΔF est petite, et dans la limite la pression moyenne coïncidera avec la vraie pression au point a.

Pour les fluides en équilibre, la pression hydrostatique du fluide est similaire à la contrainte de compression dans les solides.

L'unité SI de pression est le newton par mètre carré(N/m 2) - on l'appelle pascal (Pa). Étant donné que la valeur du pascal est très petite, des unités agrandies sont souvent utilisées :

kilonewton par mètre carré – 1 kN/m 2 = 1*10 3 N/m 2

méganewton par mètre carré – 1MN/m2 = 1*10 6 N/m2

Une pression égale à 1*10 5 N/m 2 s'appelle un bar (bar).

Dans un système physique, l'unité de pression intentionnelle est le dyne par centimètre carré (dyne/m2), en système technique– kilogramme-force par mètre carré (kgf/m2). En pratique, la pression du liquide est généralement mesurée en kgf/cm2, et une pression égale à 1 kgf/cm2 est appelée atmosphère technique (at).

Entre toutes ces unités il existe la relation suivante :

1at = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar = 0,98 * 10 5 Pa = 0,98 * 10 6 dyne = 10 4 kgf/m2

Il faut rappeler qu’il existe une différence entre l’ambiance technique (at) et l’ambiance physique (At). 1 At = 1,033 kgf/cm 2 et représente pression normale au niveau de la mer. La pression atmosphérique dépend de l'altitude d'un lieu au-dessus du niveau de la mer.

Mesure de pression hydrostatique

En pratique, ils utilisent diverses manières en tenant compte de l'ampleur de la pression hydrostatique. Si, lors de la détermination de la pression hydrostatique, la pression atmosphérique agissant sur la surface libre du liquide est également prise en compte, elle est dite totale ou absolue. Dans ce cas, la valeur de la pression est généralement mesurée dans des atmosphères techniques, dites absolues (ata).

Souvent, lors de la prise en compte de la pression, la pression atmosphérique sur la surface libre n'est pas prise en compte, déterminant ce qu'on appelle la surpression hydrostatique, ou pression manométrique, c'est-à-dire pression supérieure à la pression atmosphérique.

La pression relative est définie comme la différence entre la pression absolue dans un liquide et la pression atmosphérique.

Rman = Rabs – Ratm

et sont également mesurés dans des atmosphères techniques, appelées dans ce cas excès.

Il arrive que la pression hydrostatique dans un liquide soit inférieure à la pression atmosphérique. Dans ce cas, on dit qu’il y a un vide dans le liquide. L'amplitude du vide est égale à la différence entre la pression atmosphérique et absolue dans le liquide.

Rvak = Ratm – Rabs

et est mesuré de zéro à l'atmosphère.

La pression hydrostatique de l’eau a deux propriétés principales :
Il est dirigé selon la normale interne à la zone sur laquelle il agit ;
La quantité de pression en un point donné ne dépend pas de la direction (c'est-à-dire de l'orientation dans l'espace du site sur lequel se trouve le point).

La première propriété est une simple conséquence du fait que dans un fluide au repos il n’y a pas de forces tangentielles et de traction.

Supposons que la pression hydrostatique n'est pas dirigée selon la normale, c'est-à-dire pas perpendiculairement, mais à un certain angle par rapport au site. Ensuite, il peut être décomposé en deux composantes : normale et tangente. La présence d'une composante tangentielle, due à l'absence de forces de résistance aux efforts de cisaillement dans un fluide au repos, entraînerait inévitablement un mouvement du fluide le long de la plateforme, c'est-à-dire perturberait son équilibre.

Donc le seul direction possible la pression hydrostatique est sa direction normale au site.

Si nous supposons que la pression hydrostatique n'est pas dirigée le long de la normale interne, mais le long de la normale externe, c'est-à-dire non pas à l'intérieur de l'objet considéré mais à l'extérieur de lui, alors du fait que le liquide ne résiste pas aux forces de traction, les particules du liquide se mettraient en mouvement et son équilibre serait perturbé.

Par conséquent, la pression hydrostatique de l’eau est toujours dirigée le long de la normale interne et représente une pression de compression.

De cette même règle, il s’ensuit que si la pression change à un moment donné, alors la pression en tout autre point de ce liquide change du même montant. Il s'agit de la loi de Pascal, qui se formule ainsi : La pression exercée sur un liquide se transmet à l'intérieur du liquide dans toutes les directions avec une force égale.

Le fonctionnement des machines fonctionnant sous pression hydrostatique repose sur l’application de cette loi.

Un autre facteur influençant la valeur de la pression est la viscosité du liquide, qui jusqu'à récemment était généralement négligée. Avec l’avènement des unités fonctionnant à haute pression, la viscosité a également dû être prise en compte. Il s'est avéré que lorsque la pression change, la viscosité de certains liquides, comme les huiles, peut changer plusieurs fois. Et cela détermine déjà la possibilité d'utiliser de tels liquides comme fluide de travail.

La pression est grandeur physique, qui joue un rôle particulier dans la nature et la vie humaine. Ce phénomène invisible n'affecte pas seulement la condition environnement, mais aussi très bien ressenti par tout le monde. Voyons ce que c'est, quels types il existe et comment trouver la pression (formule) dans différents environnements.

Qu'est-ce que la pression en physique et en chimie ?

Ce terme fait référence à une grandeur thermodynamique importante, qui s'exprime dans le rapport de la force de pression exercée perpendiculairement à la surface sur laquelle elle agit. Ce phénomène ne dépend pas de la taille du système dans lequel il opère, et fait donc référence à des quantités intensives.

En état d’équilibre, la pression est la même en tous les points du système.

En physique et en chimie, il est désigné par la lettre « P », qui est l'abréviation de Nom latin terme - pressūra.

Si nous parlons deà propos de la pression osmotique d'un liquide (l'équilibre entre la pression à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule), la lettre « P » est utilisée.

Unités de pression

Selon les normes du Système International SI, le phénomène physique en question est mesuré en pascals (cyrillique - Pa, latin - Ra).

Sur la base de la formule de pression, il s'avère qu'un Pa est égal à un N (newton - divisé par un mètre carré (unité de surface).

Cependant, en pratique, il est assez difficile d'utiliser des pascals, car cette unité est très petite. À cet égard, en plus des normes SI, cette quantité peut être mesurée différemment.

Vous trouverez ci-dessous ses analogues les plus célèbres. La plupart d’entre eux sont largement utilisés dans l’ex-URSS.

• Barres. Une barre équivaut à 105 Pa.
• Torrs, ou millimètres de mercure. Environ un torr correspond à 133,3223684 Pa.
• Millimètres de colonne d'eau.
• Mètres de colonne d'eau.
• Ambiances techniques.
• Ambiances physiques. Un atm équivaut à 101 325 Pa et 1,033233 atm.
• Kilogramme-force par centimètre carré. On distingue également la tonne-force et la force-gramme. De plus, il existe un analogue de la livre-force par pouce carré.

Formule générale pour la pression (physique de 7e année)

A partir de la définition d'une grandeur physique donnée, on peut déterminer la méthode pour la trouver. Cela ressemble à la photo ci-dessous.

Dans celui-ci, F est la force et S est l'aire. En d’autres termes, la formule permettant de déterminer la pression est la force divisée par la surface sur laquelle elle agit.

Elle peut aussi s'écrire ainsi : P = mg/S ou P = pVg/S. Ainsi, cette grandeur physique s'avère être liée à d'autres variables thermodynamiques : volume et masse.

Le principe suivant s'applique à la pression : que moins d'espace, qui est influencé par la force - que plus il y a une force pressante sur lui. Si la surface augmente (avec la même force) - quantité requise diminue.

Formule de pression hydrostatique

Différent états d'agrégation substances, prévoient la présence de propriétés différentes les unes des autres. Sur cette base, les méthodes permettant de déterminer P seront également différentes.

Par exemple, la formule pour la pression de l'eau (hydrostatique) ressemble à ceci : P = pgh. Cela s'applique également aux gaz. Cependant, il ne peut pas être utilisé pour calculer pression atmosphérique, en raison des différences d'altitude et de densité de l'air.

Dans cette formule, p est la densité, g est l'accélération due à la gravité et h est la hauteur. Sur cette base, plus un objet ou un objet est immergé profondément, plus la pression exercée sur lui à l'intérieur du liquide (gaz) est élevée.

L'option envisagée est une adaptation exemple classique P = F/S.

Si l'on se souvient que la force est égale à la dérivée de la masse par la vitesse de chute libre (F = mg), et que la masse du liquide est la dérivée du volume par la densité (m = pV), alors la formule pression peut être écrit P = pVg / S. Dans ce cas, le volume est la surface multipliée par la hauteur (V = Sh).

Si nous insérons ces données, il s'avère que l'aire du numérateur et du dénominateur peut être réduite en sortie - la formule ci-dessus : P = pgh.

Lorsque l'on considère la pression dans les liquides, il convient de rappeler que, contrairement aux solides, une courbure de la couche superficielle y est souvent possible. Et cela, à son tour, contribue à la formation d’une pression supplémentaire.

Pour de telles situations, une formule de pression légèrement différente est utilisée : P = P 0 + 2QH. DANS dans ce cas P 0 est la pression de la couche non incurvée et Q est la surface de tension du liquide. H est la courbure moyenne de la surface, qui est déterminée selon la loi de Laplace : H = ½ (1/R 1 + 1/R 2). Les composantes R 1 et R 2 sont les rayons de courbure principale.

Pression partielle et sa formule

Bien que la méthode P = pgh soit applicable aussi bien aux liquides qu'aux gaz, il est préférable de calculer la pression dans ces derniers d'une manière légèrement différente.

Le fait est que dans la nature, en règle générale, on ne trouve pas très souvent des substances absolument pures, car les mélanges y prédominent. Et cela s’applique non seulement aux liquides, mais aussi aux gaz. Et comme vous le savez, chacune de ces composantes exerce une pression différente, dite partielle.

C'est assez simple à définir. Elle est égale à la somme des pressions de chaque composant du mélange considéré (gaz parfait).

Il s'ensuit que la formule de la pression partielle ressemble à ceci : P = P 1 + P 2 + P 3... et ainsi de suite, selon le nombre de composants constitutifs.

Il arrive souvent qu'il soit nécessaire de déterminer la pression atmosphérique. Cependant, certaines personnes effectuent par erreur des calculs uniquement avec de l'oxygène selon le schéma P = pgh. Mais l’air est un mélange de différents gaz. Il contient de l'azote, de l'argon, de l'oxygène et d'autres substances. Sur la base de la situation actuelle, la formule de la pression atmosphérique est la somme des pressions de tous ses composants. Cela signifie que nous devrions prendre le P = P 1 + P 2 + P 3 mentionné ci-dessus...

Les instruments les plus courants pour mesurer la pression

Malgré le fait qu'il ne soit pas difficile de calculer la grandeur thermodynamique en question à l'aide des formules mentionnées ci-dessus, on n'a parfois tout simplement pas le temps d'effectuer le calcul. Après tout, vous devez toujours prendre en compte de nombreuses nuances. Par conséquent, pour plus de commodité, un certain nombre d'appareils ont été développés au cours de plusieurs siècles pour effectuer cette tâche à la place des personnes.

En fait, presque tous les appareils de ce type sont une sorte de manomètre (aide à déterminer la pression dans les gaz et les liquides). Cependant, ils diffèrent par leur conception, leur précision et leur champ d'application.

• La pression atmosphérique est mesurée à l'aide d'un manomètre appelé baromètre. S'il est nécessaire de déterminer le vide (c'est-à-dire la pression inférieure à la pression atmosphérique), un autre type de celui-ci est utilisé, un vacuomètre.
• Afin de découvrir pression artérielle chez l'homme, chez des progrès sont en cours sphygmomanomètre. Il est mieux connu de la plupart des gens sous le nom de tensiomètre non invasif. Il existe de nombreuses variétés de tels appareils : du mercure mécanique au numérique entièrement automatique. Leur précision dépend des matériaux à partir desquels ils sont fabriqués et du lieu de mesure.
• Les chutes de pression dans l'environnement (en anglais - pression chute) sont déterminées à l'aide de manomètres différentiels (à ne pas confondre avec les dynamomètres).

Types de pression

Considérant la pression, la formule pour la trouver et ses variations pour différentes substances, cela vaut la peine de se renseigner sur les variétés de cette valeur. Il y en a cinq.

• Absolu.
• Barométrique
• Excessif.
• Métrique du vide.
• Différentiel.

Absolu

C'est le nom de la pression totale sous laquelle se trouve une substance ou un objet, sans tenir compte de l'influence des autres composants gazeux de l'atmosphère.

Elle se mesure en pascals et correspond à la somme de l’excès et de la pression atmosphérique. C'est aussi la différence entre les types barométriques et à vide.

Il est calculé selon la formule P = P 2 + P 3 ou P = P 2 - P 4.

Le point de départ de la pression absolue dans les conditions de la planète Terre est la pression à l'intérieur du récipient dont l'air a été retiré (c'est-à-dire un vide classique).

Seul ce type de pression est utilisé dans la plupart des formules thermodynamiques.

Barométrique

Ce terme fait référence à la pression de l'atmosphère (gravité) sur tous les objets et objets qui s'y trouvent, y compris la surface de la Terre elle-même. La plupart des gens le connaissent aussi comme étant atmosphérique.

Il est classé comme un et sa valeur varie en fonction du lieu et de l'heure de la mesure, ainsi que des conditions météorologiques et de l'emplacement au-dessus/au-dessous du niveau de la mer.

L'ampleur de la pression barométrique est égale au module de la force atmosphérique sur une surface d'une unité qui lui est normale.

Dans une atmosphère stable, l'ampleur de ce phénomène physique est égale au poids d'une colonne d'air sur une base de surface égale à un.

La pression barométrique normale est de 101 325 Pa (760 mm Hg à 0 degré Celsius). De plus, plus l’objet est élevé par rapport à la surface de la Terre, plus la pression de l’air sur lui diminue. Tous les 8 km, elle diminue de 100 Pa.

Grâce à cette propriété, l'eau des bouilloires bout beaucoup plus vite en montagne que sur la cuisinière à la maison. Le fait est que la pression affecte le point d'ébullition : à mesure qu'elle diminue, ce dernier diminue. Et vice versa. Le travail d'un tel appareils de cuisine comme un autocuiseur et un autoclave. Une augmentation de la pression à l'intérieur d'eux contribue à la formation de plus températures élevées que dans des casseroles ordinaires sur la cuisinière.

La formule de l'altitude barométrique est utilisée pour calculer la pression atmosphérique. Cela ressemble à la photo ci-dessous.

P est la valeur souhaitée en altitude, P 0 est la densité de l'air près de la surface, g est l'accélération de la chute libre, h est la hauteur au-dessus de la Terre, m - masse molaire gaz, t est la température du système, r est la constante universelle des gaz 8,3144598 J⁄ (mol x K) et e est le nombre d'Eichler égal à 2,71828.

Souvent, dans la formule ci-dessus pour la pression atmosphérique, la constante K - Boltzmann est utilisée à la place de R. La constante universelle des gaz est souvent exprimée par son produit par le nombre d'Avogadro. Il est plus pratique pour les calculs lorsque le nombre de particules est indiqué en moles.

Lors des calculs, vous devez toujours prendre en compte la possibilité de changements de température de l'air dus à un changement de situation météorologique ou à une augmentation de l'altitude au-dessus du niveau de la mer, ainsi que de la latitude géographique.

Jauge et vide

La différence entre la pression atmosphérique et la pression ambiante mesurée est appelée surpression. En fonction du résultat, le nom de la quantité change.

Si elle est positive, on parle de pression manométrique.

Si le résultat obtenu présente un signe moins, on l'appelle vacuométrique. Il convient de rappeler qu’elle ne peut pas être supérieure à la valeur barométrique.

Différentiel

Cette valeur est la différence de pression aux différents points de mesure. En règle générale, il est utilisé pour déterminer la chute de pression sur n'importe quel équipement. Cela est particulièrement vrai dans l’industrie pétrolière.

Après avoir compris quel type de grandeur thermodynamique est appelée pression et avec quelles formules on la trouve, nous pouvons conclure que ce phénomène est très important et que sa connaissance ne sera donc jamais superflue.

Le calculateur ci-dessous est conçu pour calculer une quantité inconnue à partir de valeurs données en utilisant la formule de la pression d'une colonne de liquide.
La formule elle-même :

Le calculateur vous permet de trouver

• pression d'une colonne de liquide basée sur la densité connue du liquide, la hauteur de la colonne de liquide et l'accélération de la gravité
• hauteur d'une colonne de liquide basée sur la pression du liquide connue, la densité du liquide et l'accélération gravitationnelle
• densité du liquide basée sur la pression du liquide connue, la hauteur de la colonne de liquide et l'accélération gravitationnelle
• accélération gravitationnelle basée sur la pression du fluide connue, la densité du fluide et la hauteur de la colonne de fluide

Dériver des formules pour tous les cas est trivial. Pour la densité, la valeur par défaut est la densité de l'eau, pour l'accélération de la gravité - l'accélération de la Terre et pour la pression - une valeur égale à une atmosphère de pression. Un peu de théorie, comme d'habitude, sous la calculatrice.

pression densité hauteur accélération de la gravité

Pression dans le liquide, Pa

Hauteur de la colonne de liquide, m

Densité du liquide, kg/m3

Accélération gravitationnelle, m/s2

Pression hydrostatique- pression de la colonne d'eau supérieure au niveau conventionnel.

La formule de la pression hydrostatique est dérivée tout simplement

De cette formule, il ressort clairement que la pression ne dépend pas de la surface du récipient ou de sa forme. Cela dépend uniquement de la densité et de la hauteur de la colonne d'un liquide particulier. D'où il résulte qu'en augmentant la hauteur du navire, on peut créer tout à fait hypertension artérielle.
Blaise Pascal l'a démontré en 1648. Il inséra un tube étroit dans un tonneau fermé rempli d'eau et, montant au balcon du deuxième étage, versa une tasse d'eau dans ce tube. En raison de la faible épaisseur du tube, l'eau qu'il contenait atteignait une grande hauteur et la pression dans le canon augmentait tellement que les fixations du canon ne pouvaient pas y résister et il se fissura.

Cela conduit également au phénomène de paradoxe hydrostatique.

Paradoxe hydrostatique- un phénomène dans lequel la force de pression du poids d'un liquide versé dans un récipient au fond du récipient peut différer du poids du liquide versé. Dans les navires avec une augmentation vers le haut coupe transversale force de pression sur le fond du récipient moins de poids liquide, dans les récipients dont la section diminue vers le haut, la force de pression sur le fond du récipient est supérieure au poids du liquide. La force de pression du liquide sur le fond du récipient est égale au poids du liquide uniquement pour un récipient cylindrique.

Sur la photo ci-dessus, la pression au fond du récipient est la même dans tous les cas et ne dépend pas du poids du liquide versé, mais uniquement de son niveau. La raison du paradoxe hydrostatique est que le liquide appuie non seulement sur le fond, mais aussi sur les parois du récipient. La pression du fluide sur les parois inclinées a une composante verticale. Dans un vaisseau qui se dilate vers le haut, il est dirigé vers le bas ; dans un vaisseau qui se rétrécit vers le haut, il est dirigé vers le haut. Le poids du liquide dans le récipient sera égal à la somme des composantes verticales de la pression du liquide sur toute la surface interne du récipient

Les liquides et les gaz transmettent dans toutes les directions non seulement la pression extérieure qui s'exerce sur eux, mais aussi la pression qui existe à l'intérieur en raison du poids de leurs propres parties. Les couches supérieures de liquide appuient sur celles du milieu, celles du bas et celles du bas.

La pression exercée par un fluide au repos s'appelle hydrostatique.

Obtenons une formule pour calculer la pression hydrostatique d'un liquide à une profondeur arbitraire h (au voisinage du point A de la figure 98). La force de pression agissant à cet endroit depuis l’étroite colonne verticale de liquide sus-jacente peut être exprimée de deux manières :
tout d'abord, comme le produit de la pression à la base de cette colonne et de sa section transversale :

F = pS ;

deuxièmement, comme le poids de la même colonne de liquide, c'est-à-dire le produit de la masse du liquide (que l'on peut trouver par la formule m = ρV, où volume V = Sh) et l'accélération de la gravité g :

F = mg = ρShg.

Égalisons les deux expressions pour la force de pression :

pS = ρShg.

En divisant les deux côtés de cette égalité par l'aire S, on trouve la pression du fluide à la profondeur h :

p = ρgh. (37.1)

Nous avons formule de pression hydrostatique. La pression hydrostatique à n'importe quelle profondeur à l'intérieur d'un liquide ne dépend pas de la forme du récipient dans lequel se trouve le liquide et est égale au produit de la densité du liquide, de l'accélération de la gravité et de la profondeur à laquelle la pression est considérée.

La même quantité d'eau, se trouvant dans des récipients différents, peut exercer une pression différente sur le fond. Puisque cette pression dépend de la hauteur de la colonne de liquide, elle sera plus élevée dans les récipients étroits que dans les récipients larges. Grâce à cela, même une petite quantité d’eau peut créer une très haute pression. En 1648, cela fut démontré de manière très convaincante par B. Pascal. Il inséra un tube étroit dans un tonneau fermé rempli d'eau et, montant sur le balcon du deuxième étage de la maison, versa une tasse d'eau dans ce tube. En raison de la faible épaisseur du tube, l'eau qu'il contenait atteignait une grande hauteur et la pression dans le canon augmentait tellement que les fixations du canon ne pouvaient pas y résister et il se fissura (Fig. 99).
Les résultats que nous avons obtenus sont valables non seulement pour les liquides, mais aussi pour les gaz. Leurs couches s'appuient également les unes sur les autres et il existe donc également une pression hydrostatique.

1. Quelle pression est appelée hydrostatique ? 2. De quelles valeurs dépend cette pression ? 3. Dérivez la formule de la pression hydrostatique à une profondeur arbitraire. 4. Comment peut-on créer beaucoup de pression avec une petite quantité d’eau ? Parlez-nous de l'expérience de Pascal.
Tâche expérimentale. Prends un grand vaisseau et fais-en trois dans son mur petits trous sur différentes hauteurs. Couvrez les trous avec de la pâte à modeler et remplissez le récipient d'eau. Ouvrez les trous et observez les jets d'eau qui s'écoulent (Fig. 100). Pourquoi l’eau s’échappe-t-elle des trous ? Qu'est-ce que cela signifie que la pression de l'eau augmente avec la profondeur ?

La plomberie, semble-t-il, ne donne pas beaucoup de raisons de se plonger dans la jungle des technologies, des mécanismes ou de se lancer dans des calculs scrupuleux pour la construction. les schémas les plus complexes. Mais une telle vision constitue un regard superficiel sur la plomberie. La véritable industrie de la plomberie n'est en aucun cas inférieure en complexité aux processus et, comme beaucoup d'autres industries, nécessite une approche professionnelle. À son tour, le professionnalisme est un solide bagage de connaissances sur lequel repose la plomberie. Plongeons (mais pas trop profondément) dans la filière de formation en plomberie afin de nous rapprocher encore davantage du statut professionnel de plombier.

La base fondamentale de l’hydraulique moderne a été formée lorsque Blaise Pascal a découvert que l’action de la pression d’un fluide est constante dans n’importe quelle direction. L’action de la pression du liquide est dirigée perpendiculairement à la surface.

Si un appareil de mesure (manomètre) est placé sous une couche de liquide à une certaine profondeur et que son élément sensible est dirigé dans des directions différentes, les lectures de pression resteront inchangées dans n'importe quelle position du manomètre.

Autrement dit, la pression du fluide ne dépend en aucun cas du changement de direction. Mais la pression du fluide à chaque niveau dépend du paramètre de profondeur. Si le manomètre est rapproché de la surface du liquide, la lecture diminuera.

En conséquence, lors de la plongée, les lectures mesurées augmenteront. De plus, dans des conditions de doublement de la profondeur, le paramètre de pression doublera également.

La loi de Pascal démontre clairement l'effet de la pression de l'eau dans les conditions les plus familières de la vie moderne.

Ainsi, chaque fois que l’on fixe la vitesse de déplacement d’un fluide, une partie de sa pression statique initiale est utilisée pour organiser cette vitesse, qui existe ensuite sous forme de vitesse de pression.

Volume et débit

Le volume de liquide passant par un certain point dans heure spécifiée, est considéré comme le débit volumique ou le débit. Le volume du débit est généralement exprimé en litres par minute (L/min) et est lié à la pression relative du fluide. Par exemple, 10 litres par minute à 2,7 atm.

La vitesse d'écoulement (vitesse du fluide) est définie comme la vitesse moyenne à laquelle un fluide passe un point donné. Généralement exprimé en mètres par seconde (m/s) ou en mètres par minute (m/min). Le débit est facteur important lors du calibrage des conduites hydrauliques.

Le volume et le débit sont souvent considérés simultanément. Toutes choses étant égales par ailleurs (en supposant que le volume d'entrée reste constant), le débit augmente à mesure que la section ou la taille du tuyau diminue, et le débit diminue à mesure que la section augmente.

Ainsi, un ralentissement de la vitesse d'écoulement est observé dans les parties larges des canalisations, et dans les endroits étroits, au contraire, la vitesse augmente. Dans le même temps, le volume d’eau passant par chacun de ces points de contrôle reste inchangé.

Le principe de Bernoulli

Le principe bien connu de Bernoulli repose sur la logique selon laquelle une augmentation (diminution) de la pression d'un fluide fluide s'accompagne toujours d'une diminution (augmentation) de la vitesse. À l’inverse, une augmentation (diminution) de la vitesse du fluide entraîne une diminution (augmentation) de la pression.

Ce principe est à la base d’un certain nombre de phénomènes courants en plomberie. À titre d'exemple trivial, le principe de Bernoulli est responsable du fait que le rideau de douche se « rétracte vers l'intérieur » lorsque l'utilisateur ouvre l'eau.

La différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur provoque une force sur le rideau de douche. Avec cet effort puissant, le rideau est tiré vers l’intérieur.

Un autre exemple clair est celui d'un flacon de parfum doté d'une buse de pulvérisation, lorsqu'une zone est créée basse pression en raison de la vitesse élevée de l'air. Et l’air entraîne le liquide avec lui.

Le principe de Bernoulli montre également pourquoi les fenêtres d'une maison ont tendance à se briser spontanément lors des ouragans. Dans de tels cas, la vitesse extrêmement élevée de l'air à l'extérieur de la fenêtre conduit au fait que la pression à l'extérieur devient bien inférieure à la pression à l'intérieur, où l'air reste pratiquement immobile.

Une différence de force significative pousse simplement les fenêtres vers l’extérieur, provoquant la rupture du verre. Ainsi, à l’approche d’un ouragan majeur, vous souhaitez essentiellement ouvrir les fenêtres aussi grand que possible pour égaliser la pression à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment.

Et quelques autres exemples où le principe de Bernoulli fonctionne : le décollage d’un avion suivi d’un vol dû aux ailes et le mouvement des « balles courbes » au baseball.

Dans les deux cas, une différence dans la vitesse de l'air passant devant l'objet par le haut et par le bas est créée. Pour les ailes d'avion, la différence de vitesse est créée par le mouvement des volets ; au baseball, c'est la présence d'un bord ondulé.

Cabinet de plombier à domicile