[Mécanique] Force exercé par la pression.

[Cech]

Salut !

La force exercé par la pression est-elle toujours perpendiculaire à la surface dans le cas d'un piston ? Ou a-t-on voulu nous simplifier les choses pour que le cosinus ne puissent avoir que deux valeurs ?

Bonne soirée !
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[LPFR]

Bonjour.
Non. La force du à la pression est toujours perpendiculaire à la surface.
Au revoir.

[Deedee81]

EDIT ah zut, j'ai trop trainé pour répondre, croisement.

Salut,

Dans le cas de la pression, c'est toujours perpendiculaire à la surface, pas seulement pour un piston d'ailleurs.

Il peut y avoir des forces de cisaillement mais pas avec la pression. Il faut que le fluide puisse transmettre une contrainte tangentielle, par exemple un fluide visqueux.

[Cech]

Merci LPFR et Deedee81 pour vos réponse.

Juste par curiosité y'a-t-il une raison évidente à cela ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

...
Juste par curiosité y'a-t-il une raison évidente à cela ?

Bonjour.
Il y en a plusieurs.
Par exemple, la loi d'action et réaction indique que si le fluide exerce une force sur la surface, celle-ci exerce la même sur le fluide mais de sens opposé. Donc le fluide serait accéléré sur le côté, ce qui poserait des problèmes avec la conservation de l'énergie.

Autre argument facile à voir, surtout avec un gaz, est que les forces de pression correspondent aux chocs des molécules contre la surface. Par symétrie, les molécules viennent de toutes les directions. Donc vous avez autant de chocs venant de gauche que de droite.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

EDIT croisement, décidément, on commence à la même heure Nos réponses sont me semble-t-il complémentaire.

Juste par curiosité y'a-t-il une raison évidente à cela ?

Peut-être à confirmer :

Je dirais la conservation de la quantité de mouvement. La pression est due à l'agitation moléculaire, les particules venant percuter la surface. Un particule heurtant une surface rebondit dessus et lui communique le double de sa quantité de mouvement (puisqu'elle est "réfléchie").

J'aurais eut tendance à dire qu'il s'agit peut-être aussi d'une question de définition. Les solides ou les fluides visqueux transmettent des contraintes de cisaillement et au sein d'un solide le tenseur de contrainte peut avoir une force relativement compliquée. On appelle pression la composante normale. Dans un fluide non visqueux, seule cette composante se transmet ce qui donnerait une tendance naturelle à considérer la pression séparément des autres contraintes.

Bon, d'autres auront peut-être une meilleure réponse, je ne suis ni épistémologue ni historien des sciences

[Amanuensis]

On appelle pression la composante normale.

Le force exercée par la pression est donc perpendiculaire à la surface par définition! Ce qui est une "raison évidente" tout à fait suffisante, non?

La "bonne" question n'était pas tant pourquoi la force exercée par la pression est perpendiculaire à la surface (c'est par définition!), mais pourquoi dans le cas d'un piston on se permet de restreindre à la pression l'interaction entre le fluide et la surface du piston. Et c'est à cela qu'ont répondu principalement le précédents messages.

(Et encore, il y a quelques hypothèses non précisées, comme une vitesse relative nulle entre la surface et le gaz dans son ensemble par exemple (il y a d'autres options).)

[Deedee81]

Le force exercée par la pression est donc perpendiculaire à la surface par définition! Ce qui est une "raison évidente" tout à fait suffisante, non?

Oui, tout bien réfléchi, c'est bien ça.

[Cech]

Salut Amanuensis et Deedee81.

Effectivement Deedee81 a répondu à ma question bien vu Amanuensis.

D'après les explications fournies :
"La pression est due à l'agitation moléculaire, les particules venant percuter la surface."

" la loi d'action et réaction indique que si le fluide exerce une force sur la surface, celle-ci exerce la même sur le fluide mais de sens opposé. Donc le fluide serait accéléré sur le côté, ce qui poserait des problèmes avec la conservation de l'énergie."
Citation de LPFR que je remercie pour sa réponse.

Du coup, si j'ai bien compris l'agitation thermique peut tout à fait entraîner des chocs dont les vecteurs peuvent se déplacer (travail) avec un cosinus différent de pi ou - pi mais ce n'est PAS la pression. La pression c'est uniquement une force perpendiculaire à une surface. Si c'est ça pour moi tout est clair et au passage si cette nouvelle force à un nom je suis preneur .

Bonne soirée.

[LPFR]

Bonjour.
J'attire votre attention sur le fait que l'agitation thermique est bien responsable d'une bonne part de la pression exercée par un gaz (et c'est pour cela que je l'ai mentionnée). Mais la pression hydrostatique est indépendante de l'agitation thermique et ne disparaitrait pas, même au zéro absolu.
Au revoir.

[Amanuensis]

Si c'est ça pour moi tout est clair et au passage si cette nouvelle force à un nom je suis preneur .

Le terme a été indiqué par Deedee: on parle de cisaillement pour une force parallèle au plan tangent à la surface.

Dans un formalisme plus élaboré que la simple pression, l'interaction est modélisée par une matrice 3x3 symétrique (le tenseur de contrainte cité par Deedee), les termes diagonaux sont la pression et les termes non diagonaux les cisaillements. Le cas de la pression pure isotrope est la matrice diag(p,p,p), entièrement déterminée par p. La force exercée est obtenue en appliquant la matrice au vecteur unitaire normal à la surface, ce qui donne bien p fois ledit vecteur dans le cas de la pression pure.