Activités au collège sur le principe de Pascal

Un changement de pression appliqué à un fluide enfermé est transmis sans diminution à chaque point du fluide et aux parois du récipient. Ceci est une déclaration du principe de Pascal, qui est la base du vérin hydraulique que vous voyez soulever des voitures au garage. L'entrée de force relativement faible à un piston entraîne le deuxième piston sous la voiture vers le haut, car la pression est transférée d'un piston à l'autre par un fluide intermédiaire. Vous pouvez démontrer ce transfert de pression en classe sans utiliser de pistons ou d'autres équipements complexes.

Ballon

Montez sur un ballon et l'augmentation de la pression se propage à l'intérieur du ballon. L'amincissement des parois et peut-être même son éclatement démontrent cette transmission de l'augmentation de la pression. Cet exemple est assez simple, et ne traduit pas vraiment la subtilité du principe.

Œuf

Placez un œuf dans un sac en plastique, par précaution. Essayez ensuite d'écraser l'œuf à main nue, en vous assurant d'enrouler vos doigts le plus possible sur la circonférence de l'œuf. L'œuf ne se cassera pas, car la pression extérieure est uniformément répartie et le liquide à l'intérieur de l'œuf repousse de manière uniformément répartie. C'est comme déposer l'œuf dans un océan profond d'un kilomètre et demi. Il ne s'effondrerait toujours pas d'un kilomètre, car la pression à l'intérieur et à l'extérieur s'accumule et s'oppose uniformément.

Bouteille

Bien plus dramatique est la démonstration en bouteille de verre du Principe de Pascal. Choisissez une bouteille en verre avec un bouchon à vis. Remplissez-le d'eau presque jusqu'en haut. Visser le capuchon. Tenez la bouteille au-dessus de l'évier du laboratoire de la classe. Frappez le capuchon avec la boule du pouce (l'éminence thénar). Avec suffisamment de force soudaine, le fond de la bouteille tombera, ainsi que tout le liquide à l'intérieur. La couture circulaire où le fond est joint au reste de la bouteille lors de la fabrication est l'endroit où se produit la rupture. Cette démonstration est cependant plus facile à réaliser avec un maillet en caoutchouc.

La raison pour laquelle cette démonstration fonctionne est que l'augmentation soudaine de la pression est transférée dans toute la bouteille, par le principe de Pascal. Une répartition uniforme de la force appuie sur le fond de la bouteille. La couture juste au-dessus du fond se trouve être le «joint» le plus faible de la bouteille, c'est donc là que la bouteille cède. Notez que parce que le bouchon de la bouteille est beaucoup plus petit que le fond de la bouteille, le liquide à l'intérieur a exercé plus de force sur le fond que la main exercée sur le fluide. De plus, le fond n'a besoin d'être déplacé vers l'extérieur qu'à l'échelle moléculaire - la largeur de quelques atomes - pour briser la couture autour du fond, tandis que la main frappe le capuchon vers l'intérieur sur une distance beaucoup plus grande. Par conséquent, le fond tombe en étant soumis à une force plus importante, bien que sur une distance plus courte.

Rappelons que l'énergie, en tant que travail, est la force multipliée par la distance sur laquelle la force est appliquée. Par conséquent, l'énergie est conservée dans cette démonstration car la force exercée sur le fond de la bouteille déplace le fond sur une si petite distance. Comme un ascenseur de voiture de mécanicien, la démonstration de la bouteille est un mélange à la fois du principe de Pascal et du concept de levier pour grossir la force tout en conservant l'énergie.

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