Pression dans un fluide

[Tala97]

Bonjour et bon dimanche a tous,
aujourd'hui ma question se porte sur la pression exercee par des fluides, notamment l'eau et l'air.
Voici la description de l'experience et son resultat:
Lorsque l'on remplit une bouteille en plastique d'eau (a ras bord) et qu'on place une feuille de papier dessus et qu'on tourne la bouteille a l'envers, on remarque que la feuille de papier ne tombe pas sous l'action de son poids car la pression atmospherique est superieure a la pression exercee par la colonne d'eau contenue dans la bouteille.
Mais lorsque l'on fait de meme avec une bouteille "vide" (mais en realite pleine d'air) le papier tombe car la pression exercee par l'air contenue dans la bouteille est egale a la pression atmospherique.
De ce fait, on peut deduire que la pression exercee par l'air dans la bouteille est superieure a celle exercee par l'eau.
Or, comprimer une bouteille d'eau pleine est impossible alors que comprimer la bouteille remplie d'air a la pression atmospherique est tout a fait envisageable.
Donc la pression exercee par l'eau est superieure a celle exercee par l'air ----> contradiction

Ma deuxieme question se porte sur les forces pressantes horizontales exercees par exemple par l'eau sur un corps immerge.
Les forces pressantes verticales sur une surface de l'objet dependent de la profondeur de cette surface.
En effet, l'intensite des forces pressantes verticales exercees sur la face superieure d'un cube immerge est inferieure a celle des forces pressantes verticales exercees sur la face inferieure (car la face inferieure est plus profonde et la pression est proportionnelle a la profondeur).
Mais de quoi depend l'intensite des forces pressantes horizontales? (En cours nous considerons qu'elles se compensent c'est pour cela que l'on n'etudie que les forces verticales qui nous conduisent a deduire l'expression de la pousse d'archimede).

Troisièmement, prenons ce schema:
_______
| |
|verre |
| d'eau |
-----M--------- papier
La pression (due aux forces descendantes) exercee au point M est P=densite eau*hauteur de l'eau*intensite de la pesanteur=dhg
Mais pourquoi est ce-que l'on ne considere pas que que le verre d'eau est soumis a la pression atmospherique et donc que la pression en M est P=Patm+dhg

Merci pour vos reponses.
-----

[LPFR]

Bonjour.
De toute évidence vous n’avez pas faite ces expériences. Telles que vous les décrivez, elles ne fonctionnent pas.
La raison est la souplesse de la bouteille en plastique.
Pour que la feuille reste collée il faut un récipient rigide qui ne se déforme pas en le manipulant. Un verre, par exemple.
Il est possible que la manip fonctionne aussi avec le verre plein d’air. Si ses bords sont mouillés. S’il le verre est le papier sont secs, effectivement, le papier tombe.

Il y a le rôle caché de la tension superficielle de l’eau qui rend « étanche » à l’air le contact entre le verre et le papier. Avec du mercure, la manip ne fonctionnera pas. Ce qui se passe en détail est un peu plus compliqué que la simple pression atmosphérique.

Mais en gros, oui. Sans pression atmosphérique la feuille aurait plus de mal à rester collée.

Remplacez la feuille de papier par un piston idéal (étanche et pas de friction sur les bords) dans un cylindre plein d’eau. La pression côté eau sera ρ.g.h (avec ρ : densité de l’eau, ‘g’ : accélération de gravité et ‘h’ la hauteur de la colonne d’eau dans le cylindre. Cette pression côté eau sera plus faible que la pression atmosphérique aussi longtemps de ‘h’ sera inférieure à 10,7 m environ.

L’intensité des forces horizontales sur l’objet immergé dépend aussi de la profondeur.

Troisième question.
Si le fond du verre était mou (feuille plastique, par exemple), la pression atmosphérique agirait sur la feuille laquelle agirait sur l’eau.
Mais le verre est rigide et même si vous faites le vide à l’intérieur il ne se déforme que de très peu. Donc, la pression atmosphérique ne se « transmet » pas.
Comparez à la remarque que je vous ai faite au début à propos de la souplesse de la bouteille en plastique.
Au revoir.

[phys4]

Ma deuxieme question se porte sur les forces pressantes horizontales exercees par exemple par l'eau sur un corps immerge.
Les forces pressantes verticales sur une surface de l'objet dependent de la profondeur de cette surface.
En effet, l'intensite des forces pressantes verticales exercees sur la face superieure d'un cube immerge est inferieure a celle des forces pressantes verticales exercees sur la face inferieure (car la face inferieure est plus profonde et la pression est proportionnelle a la profondeur).
Mais de quoi depend l'intensite des forces pressantes horizontales? (En cours nous considerons qu'elles se compensent c'est pour cela que l'on n'etudie que les forces verticales qui nous conduisent a deduire l'expression de la pousse d'archimede).

Bonjour,

Je suis parfaitement d'accord avec la réponse précédente. Quelques précisions : la pression sur les faces latérales du cube suivent les mêmes lois, mais comme la hauteur varie sur une face, il faut prendre la hauteur moyenne, donc celle au milieu de la face considérée.

La pression (due aux forces descendantes) exercee au point M est P=densite eau*hauteur de l'eau*intensite de la pesanteur=dhg
Mais pourquoi est ce-que l'on ne considere pas que que le verre d'eau est soumis a la pression atmospherique et donc que la pression en M est P=Patm+dhg

Vous ne pouvez considérer que la pression reste au fond du verre, l'eau étant incompressible, les pressions s'adaptent pour garder le volume constant, dès lors vous avez la pression atmosphérique à la surface du papier et une pression Patm - dhg au fond du verre lorsque vous le retournez.


Au revoir.

[Tala97]

Merci beaucoup pour vos reponses, l'idee est beaucoup plus claire dans ma tete, d'autant que vos reponses a mes deux dernieres questions m'ont tres bien convaincues, mais j'avoue que j'ai toujours du mal a admettre qu'une colonne d'eau exerce une pression inferieure a celle exercee par une colonne d'air .
Merci encore.

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

mais j'avoue que j'ai toujours du mal a admettre qu'une colonne d'eau exerce une pression inferieure a celle exercee par une colonne d'air

A ce point là ?
Calcule pour une colonne d'eau de 0,1 m et une colonne d'air de 10 000 m.

[Tala97]

Je vois bien sur la difference entre une colonne d'eau de 10 cm et une colonne d'air de 10 km.
Ce qui me tracasse l'esprit c'est que la pression due a l'air emprisonne dans un bocal ferme de quelques cm de hauteur est egale a la pression causee par une colonne d'air de 10 km.
C'est pour moi, dire que la pression exercee par l'eau sur les parois d'un bocal rempli dans un etang est inferieure a la pression exercee sur les parois d'un bocal par de l'eau recueillie au fond de l'ocean.

[antek]

Ce qui me tracasse l'esprit c'est que la pression due a l'air emprisonne dans un bocal ferme de quelques cm de hauteur est egale a la pression causee par une colonne d'air de 10 km.
C'est pour moi, dire que la pression exercee par l'eau sur les parois d'un bocal rempli dans un etang est inferieure a la pression exercee sur les parois d'un bocal par de l'eau recueillie au fond de l'ocean.

Ben non !
Pour le reste ce n'est pas clair !

[LPFR]

Bonjour.
La pression dans un fluide peut être due à un tas de choses qui n’ont rien à voir avec le poids des colonnes.
Par exemple, la pression dans les robinets de chez vous peut être due a la colonne hydrostatique entre le château d’eau de votre commune et la sortie du robinet. Mais elle est très souvent due à des compresseurs qui compriment l’eau à ras de terre ou même en sous-sol.

Prenez une seringue (sans aiguille). Fermez la sortie avec votre doigt et appuyez sur le piston, vous augmenterez la pression du fluide à l’intérieur (air, eau) sans que la gravité ait son mot à dire.

La pression dans une bouteille de soda ou d’eau pétillante n’a rien à voir avec des colonnes d’eau ni la pression atmosphérique. Elle est due au CO2 dissout dans l’eau.
Même chose pour les bouteilles de gaz (butane, propane).

Si la pression dans un flacon en communication avec l’atmosphère était plus faible (ou plus élevée) que la pression atmosphérique, ça ne durerai pas longtemps. L’air entrerait (ou sortirait) dans le flacon jusqu’à l’équilibre. Et la hauteur de la colonne… on s’en fout !

Au revoir.

[Tala97]

Oui je vois merci beaucoup!