Pressions dans un aquarium

[invitea559244e]

Bonjour à tous
Je viens vers vous pour tenter de résoudre un différend avec un ami qui veut construire un aquarium.
Je lui conseille de mettre des raidisseurs transversaux sur le haut de la cuve pour éviter que les parois avant et arrière ne se cintrent sous l'effet de la pression latérale de l'eau.
Il me dit que cette poussée latérale est ridicule et qu'il ne sert à rien de renforcer cet aquarium

Dimension cuve:
Longueur 160 cm
Largeur 60 cm
Hauteur 60 cm = hauteur d'eau dans le bac.

A des fins de culture personnelle et avec votre aide, j'aimerais connaitre les forces qui s'appliquent sur les parois et le fond de cet aquarium, mes souvenirs de physique étant très lointains.

Cordialement à tous
JP
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[Coincoin]

Salut,
La pression dans l'eau augmente d'environ 1 bar tous les 10 m de profondeur.
Au fond de l'aquarium, la pression est donc égale à la pression atmosphérique plus 0,06 bar. La force qui s'exerce est alors due à la différence entre cette pression et la pression de l'autre côté de la vitre. Cette différence de pression vaut donc 0,06 bar.
Ce n'est effectivement pas très grand comme pression, mais il faut voir qu'un bar c'est tout de même un kilogramme par centimètre-carré. Vu la taille des côtés, ça revient à poser sur toute la longueur un poids de quelques dizaines de kilogrammes...

[invitea559244e]

Merci Coin coin
Juste pour préciser, on parle de 1.06 bar au fond du bac ou bien sur les parois latérales?
Je voudrais connaitre la pression exercée par l'eau sur les vitres verticales frontale et arrière, en leur milieu par exemple.
C'est là qu'à mon avis se posera le plus le problème de "déformation" du verre, et donc du risque de casse.
Le fond de l'aquarium étant posé sur un support plan et "amorti" par du polystyrène expansé, le risque de casse est très réduit si on n'envisage QUE le poids de la colonne d'eau.
Par contre, en ce qui concerne les cotés, rien hormis le verre lui même ne vient "équilibrer" la poussée de l'eau horizontale.
Est ce que je me trompe?

Désolé si vous avez répondu plus haut et que je n'ai pas compris.
Cordialement
JP

[mécano41]

Salut !

Salut,
Ce n'est effectivement pas très grand comme pression, mais il faut voir qu'un bar c'est tout de même un kilogramme par centimètre-carré. Vu la taille des côtés, ça revient à poser sur toute la longueur un poids de quelques dizaines de kilogrammes...

Ah !...lui....il parle comme les vieux ! Attention, sinon tu vas voir ce que ça fait lorsque les plus jeunes ne te comprennent plus !

Très amicalement

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr JPwan..
On fond de l'aquarium la pression sera de 0.06 bar
(environ 60gr par cm2).
A 1 cm au dessus du fond elle ne sera que de 0.059 bar
A 1 cm au dessous de la surfaçe elle sera de 0.001 bar.
A mi hauteur elle sera donc de .... bar
Seule la résistançe mécanique du verre contrecarre
cette pression.
Cordialement

[Coincoin]

Ah !...lui....il parle comme les vieux !

Je suis pourtant le premier à râler quand on me parle d'erg, de dyne, de gauss, ... mais j'avoue que le bar me parle bien comme unité (à cause du fait qu'un bar c'est quasiment une atmosphère). Mais effectivement, la prochaine fois je parlerais en pascals et en forces correspondant à un poids...

on parle de 1.06 bar au fond du bac ou bien sur les parois latérales?

Très bonne question. En fait la pression s'exerce dans tous les sens. Tu as donc 1,06 bars (au fond de l'aquarium) sur le fond mais aussi sur les parois latérales et vers le haut.

Par contre, en ce qui concerne les cotés, rien hormis le verre lui même ne vient "équilibrer" la poussée de l'eau horizontale.

Si, tu as la pression atmosphérique (1 bar). Donc au final la pression subie par le verre n'est plus que de 0,06 bar.

Je ne m'y connais pas trop en résistance des matériaux, mais ça me paraît pas assez pour déformer notablement le verre. Par contre, je me méfierais des joints aux niveaux des arrêtes...

[invitea559244e]

OK pour ça
Merci à tous pour vos réponses et sutout pour la célérité de celles ci.
Les joints me posent aussi soucis....
bien amicalement
JP

[invite3b14bb16]

bonjour a tous

il me semble qu'il manque une variable au probleme,mes souvenirs en resistance des materiaux sont loin mais en tant qu'aquariophile je mettrais au moins un renfort au centre.
personnellement je possaidais un aquarium de 200 x 50 60 en 12 mm d'epaisseur et il possaidait deux renforts
je serais aussi preneur du mode de calcul concernant ce sujet
bien a vous

[invitea559244e]

Salut chispa
Ce qu m'étonne, c'est que malgré la faiblesse des valeurs de "contrainte" qui sont données, on a tous plus ou moins eu l'expérience en aquariophilie d'un bac qui se cintre sous lapression de l'eau après qu'un renfort transversal ait laché.
Sur mon 200x75x70, j'ai aussi trois renforts transversaux, 2 de 15 cm, un de 20 cm au centre, verre de 10mm pour l'aqua.
Je m'étonne de l'ampleur de ces déformations, flèche jusqu'à un cm sur 200 de longueur au vu des calculs de force.
Il est bien evident que la resistance des matériaux doit aussi jouer un rôle important.
Merci pour ta réponse.
Cordialement
Jp

[invite3b14bb16]

salut JPwankenobi
voila ce que j'ai trouvé niveau calcul:http://www.saint-gobain-glass.com/fr/b1012.htm
quand a "l'experience" il est conseillé un peu partout de mettre des renforts a partir de 150 de longueur
a plus

[f6bes]

Bjr à tous,
Il n'y pas que la pression à prendre en compte, pour
déterminer la résistançe de l'aqarium. Ses dimensions
rentrent en ligne de compte.
Explication:
Sur l'aquarium défini la surfaçe des plus grandes parois est de 1.6x0.6=0.96 m2 soit 9600 cm2.
La pression moyenne à mi-hauteur est de 30gr/cm2.
L'effort réparti sur toute cette surfaçe est donc de
27800 grs (en gros 28 kg).
Reste à connaitre la RESULTANTE de cet effort sur
la partie centrale de la paroi (pas façile à évaluer, mais
peu importe).
Cet effort va faire FLECHIR la paroi et produire un
moment de fléchissement appliqué à la partie maintenue
de la paroi.
Ce moment de fléchissement est égal à la forçe appliquée
au centre de la paroi x par la longueur de la demi-portée
(içi 1.6m/2=0.8m) Mon raisonnement est loin d'etre tout
à fait exact car je ne tiens pas compte de l'effet de
"soutien" de l'autre demi -portée.
Dans le cas présent (le plus défavorable) nous aurons
un moment fléchissant de 28 kgx0.8=22.4 m/kg.
Ce moment est appliqué à la partie "maintenue" de la vitre.Ou bien ça tient ou bien ça casse.
Considérons que cela tienne, mais tout juste.
Il ne se passe donc rien, sauf que le verre fléchit.
Reprenons les memes calculs mais avec un aquarium
deux fois moins long , mais aussi haut.
La pression moyenne est TOUJOURS de 30gr/cm2 (meme
hauteur), mais la surfaçe est 2 FOIS plus PETITE.
Soit un effort résultant 2 fois plus faible (14 kgs).
De meme la longeur étant divisée par 2 , la demi portée
va l'etre aussi. Ce qui va nous donner un moment
de flexion égal dans ce cas à 14x0.4=5.6 m/kg.
L'effort est donc divisé par 4.
La vitre sera 4 fois plus résistante.
Si nous refaisons le calcul avec un aquarium 2 fois plus long
que l'original , mais toujours de meme hauteur (pression
moyenne 30gr/cm2), là l'effort est multilplié par 4.
Dans ce cas les poissons rouges se retrouvent sur la moquette .
On s'aperçois donc que les dimensions du "bocal" sont
à prendre compte et pas seulement QUE la pression.
Cordialement

[SunnySky]

Je n'ai pas tout compris dans la réponse précédente, mais je pousse dans la même direction: la pression n'est pas tout, la surface est importante. Comme f6bes le signale, la pression indique la force par cm carré. Lorsqu'on multiplie par la surface, on obtient la force exercée sur la surface totale. Si la plaque de verre tient le coup, il faut aussi que les joints tiennent le coup! Toute la force exercée sur chaque paroi se retrouve transmise aux joints. Un support supplémentaire pourrait être le bienvenue, même si le verre peut supporter la pression.