Statique des Fluides: verre retourné

[M1set]

Bonsoir,
en cours, nous avons abordé un nouveau chapitre sur la statique des fluides. On étudie alors l'expérience du verre remplie d'eau, couvert d'une feuille, puis retourné afin de savoir pourquoi il ne se vide pas. Je vous mets en pièce jointe un schéma de l'expérience. On vient donc utiliser la formule de Pascal :
.
Ensuite, mon prof affirme que la pression en A est nulle (petit espace blanc sur le schéma), car il y a un peu de vide. Selon moi, il faudrait un verre de 10 m de haut avant qu'on n'observe du vide en haut de ce dernier, étant donné que la pression augmente de 1 bar tous les 10 m sous l'eau. Dernière chose, si on prenait une pression = 1 bar en A (donc en négligeant la hauteur du verre devant les 10 m), est-ce que l'expérience fonctionnerait encore théoriquement ?
Si vous voulez, je peux envoyer la suite de la démonstration.
Merci d'avance
-----

[stefjm]

Pression carrément nulle?
J'ignorais qu'on pouvait faire un vide parfait aussi facilement!
https://fr.wikipedia.org/wiki/Pompe_%C3%A0_vide

[gts2]

Bonjour,

L'idée c'est que s'il reste un peu d'air en haut, une très faible déformation de la feuille va augmenter le volume d'air et faire chuter la pression, or il suffit que la pression chute de 0,01 bar (en prenant une hauteur de 10 cm), donc une variation de volume de l'air de 1%.

On peut trouver des limites à cette explication (la capillarité joue un rôle)

[XK150]

Salut ,

Dans cette expérience , à volume d'eau constant , qui est différente d'un d'un tube de Torricelli retourné sur une cuve ,
si vous voyez un manque d'eau au sommet , c'est que de l'air a été emprisonné au remplissage et est remonté sous forme d'une bulle .
Que le verre ou le tube fasse 10 cm ou 9 m de hauteur ne change rien au raisonnement .
Sinon , il faudrait admettre que l'eau s'est comprimée , ce qui ne peut pas être le cas dans cette expérience .

Doublé à la rédaction par gts2 !

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

C'est toujours pareil avec ces petites expériences de cours, il faut voir ce que l'on cherche à nous montrer et pas chercher la petite bête, sinon on devient fou (j'exagère, la petite bête est intéressante mais souvent pas du niveau de l'élève).

Ici ce qu'il faut voir c'est que la partie rigide (le verre) n'applique pas de pression sur l'eau, ce qui donne une pression "environ zéro" en haut, d'où le reste du calcul.

Autre chose, on voit que la pression de l'air sur la plaque est de bas en haut, ce qui n'est pas intuitif.


Pour les "petites bêtes", il y a le fait que la plaque n'est pas parfaitement rigide, la capillarité et la bulle d'air si on c'est un peu raté.
Mais la plaque reste quand même collée car la force de pression (plus le poids de la plaque) dans le verre au niveau de la plaque est toujours plus faible que la force de la pression atmosphérique.

[M1set]

Merci à tous pour vos réponses, je pense comprendre de quoi il s'agit ici.
Cependant, dans le schéma, le petit espace blanc ne représente pas une bulle d'air mais une exagération du vide qu'il y aurait pour considérer P(A)=0. Je vois que c'est une simplification. Mais est-ce que, en réalité, P(A)=0.99 bar pour un verre de 10 cm? La pression de l'air serait "reportée" en haut du verre par le bas, étant donné que l'eau est incompressible. Ça m'intéresse de savoir, au-delà du cours

[M1set]

Peut-être que ma question est mal posée ?

[XK150]

Commencez par m'expliquer clairement , comment un verre rempli plein d'eau présente un " volume mort " une fois retourné .

Répondre à une question avec un dessin faux et des à priori faux ne fera pas avancer l'affaire . Mais ce n'est que mon avis ...

[XK150]

Et pour que ce soit clair , je vous demanderai de préciser à quel niveau d' études vous posez cette question .

Les réponses pouvant être évidemment différentes entre la seconde ou l'agrégation de physique .

[gts2]

Bonjour,

Il est clair que p(A) est plus qu'une approximation, c'est très loin du compte.
Vous parlez bien d'une feuille de papier, si vous appliquez p=1 atm d'un côté et p=0 de l'autre que va-t-il se passer ?
Autrement dit la feuille est à l'équilibre et la pression des deux côtés de la feuille est identique à des epsilon près.
Si c'était un carton, cela serait un peu différent, car la rigidité permet un équilibre du carton avec le contact carton-verre, donc il n'y aura pas forcément égalité stricte des pressions, mais j'aimais des sérieux doutes sur une pression nulle.

[M1set]

Re bonjour,
@XK150 je suis en 2ᵉ année de prépa. Je ne comprends pas bien ce que vous voulait dire par "volume mort" ? Quelles sont les erreurs sur le schéma ? Je suis d'accord que partir de mauvaises bases n'aide pas à la compréhension.
@gts2 je vois bien que la pression autour de la feuille est sensiblement la même. En réalité, je cherche à savoir quelle est la valeur de la pression au point A, donc dans l'eau, au sommet du verre. Quelle serait la valeur renvoyée par un capteur par exemple ?
Merci pour votre réactivité !

[gts2]

A des epsilon près dépendants des caractéristiques de la feuille (masse surfacique, élasticité ...), la pression au point A est de l'ordre de Patm-\rho gh (\rho masse volumique de l'eau et h hauteur d'eau).
Enfin, c'est mon point de vue ...

[M1set]

D'accord merci. Donc, dans le cas d'un verre de 10cm de haut rempli d'eau, on a bien P(A)=0.99 bar, loin de 0 bar... Mais si on prend P(A)=0.99 bar, et une pression égale autour de la feuille (dans l'eau et dans l'air), comment est-ce que celle-ci peut tenir solidement au verre ? Je pense que c'est ce point qui m'échappe.

[ArchoZaure]

Bonjour.

Ensuite, mon prof affirme que la pression en A est nulle (petit espace blanc sur le schéma), car il y a un peu de vide.

Ça c'est clairement faux.
Puisque normalement, si on faisait l'expérience comme on la fait avec le tube de Torricelli (mercure puis eau voir ici : https://www.youtube.com/watch?v=i4oTwkS3EXM) alors dans les conditions proposées ici il n'y aura AUCUN vide.
Le vide apparait uniquement si le poids (une force donc) de la colonne de liquide dépasse "1 bar". Remarquez que cette remarque n'a pas de sens... sinon qu'elle permet de comprendre la logique, puisqu'une pression (les bars) c'est pas une force.
Donc il faut convertir les bars en force pour pouvoir dire que le poids dépasse la force de l'atmosphère, ce qui se fait simplement en multipliant la pression par une surface (une pression étant une force par surface).

Selon moi, il faudrait un verre de 10 m de haut avant qu'on n'observe du vide en haut de ce dernier, étant donné que la pression augmente de 1 bar tous les 10 m sous l'eau.

Donc si le poids dépasse la force de l'atmosphère, alors on commence à voir apparaitre "le vrai vide", celui de l'expérience de Torricelli et comme vous le faites remarquer très justement, il faut une colonne de 10m d'eau pour contrebalancer la force que l'atmosphère applique sur la surface inférieure... dans le cas d'un tube de Torricelli.
Par contre et c'est là où le design du "verre à Martini" et non pas du tube rentre en ligne de compte : Il faut dans ce cas de figure une hauteur d'eau supérieure à 10m. Ici si l'inclinaison du bord du verre est à 45° j'aurai dit 2*10m.
A noter pour être très clair, qu'il faut à minima ces 20m (10m pour un tube de Torricelli) pour que commence à apparaitre du vide et que le volume de ce vide va augmenter progressivement au fur et à mesure où on aurait mit encore plus d'eau à partir de ce moment. Donc c'est pas comme le fait penser ici le dessin qu'on aurait moins de 10m donc qu'on aurait un vide moins étendu déjà avec quelques centimètres d'eau.

Donc comme cet "espace" visible sur le dessin (qu'on va éviter d’appeler "vide") ne peut avoir été produit par la descente du liquide (ou alors votre verre fait 20m de haut), alors il doit s'agir d'air qui serait remonté dans le verre.
Cet air est donc à la pression atmosphérique soit environ 1 bar.

Dernière chose, si on prenait une pression = 1 bar en A (donc en négligeant la hauteur du verre devant les 10 m), est-ce que l'expérience fonctionnerait encore théoriquement ?

Et donc on en vient à la question finale.
Oui et non, on sait pas il faut calculer (ça dépend du volume de la bulle d'air)

Puisque comme déjà dit, le nombre de bars ça ne donne pas la force.
C'est pas la pression qui a le dernier mot mécaniquement parlant, c'est la force.
Ici c'est une force qui maintient l'eau en place. Force>poids => ça reste en place.
Donc ça dépend de la surface de l'air en contact avec l'eau au niveau du volume d'air en haut (c'est comme en bas finalement).

[M1set]

Je ne pensais pas que la forme du verre jouait ici sur la hauteur minimale d'eau pour avoir du vide, mais c'est logique après tout. Je vais me placer dans le cas d'un tube maintenant, à section constante.

Donc comme cet "espace" visible sur le dessin (qu'on va éviter d’appeler "vide") ne peut avoir été produit par la descente du liquide (ou alors votre verre fait 20m de haut), alors il doit s'agir d'air qui serait remonté dans le verre.
Cet air est donc à la pression atmosphérique soit environ 1 bar.

Cela signifie que la pression de l'eau en haut du verre est à 1 bar également, par continuité. Si on revient à l'utilisation de la formule de Pascal, et qu'on prend pour condition P(A)=1 bar, l'expérience ne fonctionne plus (dans le cas du tube) ?

Dans le cas où on réalise parfaitement l'expérience, sans bulle d'air, on aurait une pression de 0.99 bar en haut du tube de 10 cm. On revient au même problème non ? Au niveau de la feuille, les forces de pression seraient de normes égales, mais opposées, donc la feuille tomberait ?

[ArchoZaure]

Je ne pensais pas que la forme du verre jouait ici sur la hauteur minimale d'eau pour avoir du vide, mais c'est logique après tout. Je vais me placer dans le cas d'un tube maintenant, à section constante.

Il suffit pourtant juste d’arrêter de penser "en terme de principe" basé en plus sur un design différent (tube), et de bien poser les forces en jeu.
Et si vous en revenez au tube, ok (c'est plus simple on est d'accord), mais ça ne doit pas vous dispenser de faire cette recherche.

Il faut convertir la pression en force sinon rien n'a de sens.

Cela signifie que la pression de l'eau en haut du verre est à 1 bar également, par continuité. Si on revient à l'utilisation de la formule de Pascal, et qu'on prend pour condition P(A)=1 bar, l'expérience ne fonctionne plus (dans le cas du tube) ?

Ça ne veut rien dire.
Quelle expérience ? Quel résultat attendu ?
Oui c'est sûr que ça va changer quelque-chose, mais se dire ça de manière abstraite ne va pas nous avancer à grand chose.

Et surtout je le répète, le fait d'avoir une bulle d'air (et pas "du vide") en haut du tube du verre ou que sais-je, est ANORMAL.
On s'éloigne énormément de l'expérience de Torricelli.

Dans le cas où on réalise parfaitement l'expérience, sans bulle d'air, on aurait une pression de 0.99 bar en haut du tube de 10 cm. On revient au même problème non ? Au niveau de la feuille, les forces de pression seraient de normes égales, mais opposées, donc la feuille tomberait ?

Alors justement, si on réalise parfaitement l'expérience avec ce tube de 10cm, donc sans bulle d'air, on a aucune pression en haut puisqu'on n'a pas de vide, ni de bulle.
Il faut revoir les base je pense et bien tenter de comprendre ce qu'est "une pression", notamment comment elle apparait, se transmet, s'étend.
Donc revoir le côté cinématique (modélisé par des petites billes de matière en mouvement).

Et savoir pourquoi on a "du vide" en haut du tube dans le cas du tube de Torricelli serait un bon début.
C'est pas de l'air, c'est du vide pour de vrai. Lorsque vous faites l'expérience avec le mercure, c'est pas de l'air qui apparait en haut du tube, il n'y a pas d'air dans le mercure liquide et aucune bulle ne va remonter dans le tube.
Donc pour comprendre il faut savoir qu'en fait, du vide, il y en a partout, "dans" le mercure, "dans" l'air, "dans" le bloc de béton, etc. (C'est la vision naïve que nous pouvons en avoir).
Mais en fait il y surtout du mercure dans le vide, de l'air dans le vide, du béton dans le vide.
Faut voir par exemple le mercure comme un ensemble de billes, c'est la matière, qui se situe dans le vide.
Si la matière, le mercure, se déplace (par exemple sous son propre poids), il reste ce qu'il y avait aussi quand il y avait du Mercure: Du vide.
Comme on dit, la matière est faite quasiment que de vide.

Donc, on a des petites billes de mercure (les atomes) qui sont dans un tube.
On a des petites billes d'azote, oxygène etc, dans l'air.
On les met en contact : Qu'est-ce qui se passe ?
Qui va où, qui est déplacé où, comment, c'est ça qu'il faut modéliser.

Est-ce que le vide est parfait ?
Si oui, alors sa pression vaut 0, puisque la pression c'est la conséquence du déplacement (et puisqu’elles on une masse) des petites billes et comme il n'y a pas de billes, résultat 0.
Bon il ne sera pas parfait et c'est du détail, puisque le mercure va s'évaporer un peu et il va y avoir un équilibre entre la phase gazeuse et liquide du mercure. Pareil pour l'eau (eau vapeur + oxygène puisqu'il y a de l'oxygène dans l'eau). Mais c'est du détail.

[ArchoZaure]

Tenez pour essayer de vous faire comprendre un peu mieux.
L'atmosphère, c'est de l'air, des petites billes de matière.
Et bien cette matière se tasse sous son propre poids vers le bas, comme dans le tube, et qu'est ce qu'il reste en haut (puisque rien vient remplacer l'air) ? Le vide spatial.
Il y a du vide dans l'air et il y a du vide en dehors de l'air, sauf que vous ne vous rendez juste pas compte qu'il y a du vide dans l'air et plus facilement lorsqu'il n'y a plus d'air.

[M1set]

Ça ne veut rien dire.
Quelle expérience ? Quel résultat attendu ?

Voilà l'expérience que je réalise :
-je prends un verre en forme de tube de h=10 cm de haut et de d=5 cm de diamètre, remplie à ras bord d'eau
-je pose une feuille sur le dessus puis je retourne le verre vers le bas (il n'y a aucune bulle d'air dans le verre)
Observation : la feuille reste "collée" au verre.

Je comprends que l'expérience ne soit pas la même avec une bulle d'air : si c'était le cas, elle pourrait augmenter de volume lorsque je retourne le verre. Dans le cas de l'expérience de Torricelli, on n'aurait pas du vide, mais de l'air.
Si aucune bulle d'air n'est présente, quelle est la pression de l'eau au niveau de la feuille ? La relation de Pascal donne (pour l'axe z dirigé vers le haut) : . Or pour déterminer K, on a besoin d'une condition à la limite. Quelle condition je pourrais prendre ici ?

Alors justement, si on réalise parfaitement l'expérience avec ce tube de 10cm, donc sans bulle d'air, on a aucune pression en haut puisqu'on n'a pas de vide, ni de bulle.
Il faut revoir les base je pense et bien tenter de comprendre ce qu'est "une pression", notamment comment elle apparait, se transmet, s'étend.
Donc revoir le côté cinématique (modélisé par des petites billes de matière en mouvement).

J'ai vu en thermo que la pression (cinétique ici), dans un système remplie d'un fluide, était le résultat du choc des particules de ce fluide sur les parois. Cette pression est d'ailleurs fonction de la vitesse, de la masse et de la densité des particules. En revanche, je ne vois pas comment on peut avoir "aucune" pression s'il y a bien un fluide. L'absence de pression ne veut pas dire P=0 bar ?

Mais en fait il y surtout du mercure dans le vide, de l'air dans le vide, du béton dans le vide.
Faut voir par exemple le mercure comme un ensemble de billes, c'est la matière, qui se situe dans le vide.
Si la matière, le mercure, se déplace (par exemple sous son propre poids), il reste ce qu'il y avait aussi quand il y avait du Mercure: Du vide.

J'aime bien cette explication.

Merci d'avance

[gts2]

Au niveau de la feuille, les forces de pression seraient de normes égales, mais opposées, donc la feuille tomberait ?

Somme des forces = 0 = ma donc a =0 donc la feuille ne tombe pas.

[gts2]

Or pour déterminer K, on a besoin d'une condition à la limite. Quelle condition je pourrais prendre ici ?

Le principe fondamental de la mécanique appliqué à la feuille (si c'est bien une feuille) donc Pext=Pint.

[gts2]

si on prend une pression égale autour de la feuille (dans l'eau et dans l'air), comment est-ce que celle-ci peut tenir solidement au verre ? Je pense que c'est ce point qui m'échappe.

Donc votre problème est un problème de stabilité d'équilibre.
- Si la feuille tombe (au centre, on parle bien de feuille) : alors le volume d'eau tend à augmenter et comme l'eau est incompressible, la pression chute et la feuille remonte.
- Si la feuille tombe (sur les bords, donc se décolle du verre) : là cela se complique et il faut intervenir la capillarité : voir à la fin de : https://culturesciencesphysique.ens-...QSpression.xml

[M1set]

Alors quelque chose d'autre m'échappe. Je comprends le principe de l'expérience, mais pour le PFD, on a:

Bilan des forces: projeté selon l'axe z dirigé vers le haut

-poids de la feuille -m(feuille)g
-poids de l'eau -m(eau)g
-force de pression de l'eau sur la feuille Fe=-Pint*S
-force de pression de l'air sur la feuille Fa=Pext*S

Or Pint=Pext donc ça nous donne: somme des forces F:

F=Fa+Fe - ( m(eau) + m(feuille) )*g
=-( m(eau) + m(feuille) )*g

Donc une force dirigée vers le bas, qui impliquerais une chute de la feuille.
Si la feuille se déforme, Pint<Pext, ce qui suffit à retenir la feuille ?

[ArchoZaure]

Voilà l'expérience que je réalise :
-je prends un verre en forme de tube de h=10 cm de haut et de d=5 cm de diamètre, remplie à ras bord d'eau

Donc un tube.
A noter que le diamètre s'il s'agit d'un tube, n'a mathématiquement aucune importance, si ce n'est d'une point de vue physique que... et là ça va devenir compliqué.
Donc disons que le diamètre permet de former une surface plane.

-je pose une feuille sur le dessus puis je retourne le verre vers le bas (il n'y a aucune bulle d'air dans le verre)

Donc là avec la feuille on est sûr que c'est plat.

Observation : la feuille reste "collée" au verre.

Collée à l'eau (que ce soit du verre est accessoire, vous pouvez utiliser du métal de la brique ou de céramique c'est pareil.)

Je comprends que l'expérience ne soit pas la même avec une bulle d'air : si c'était le cas, elle pourrait augmenter de volume lorsque je retourne le verre. Dans le cas de l'expérience de Torricelli, on n'aurait pas du vide, mais de l'air.

Voilà c'est pour ça que c'est très différent avec une bulle d'air plutôt que du vide, qui présente (la bulle d'air) donc une pression importante (1 bar par exemple).
Pour une bulle d'air, la pression "moyenne" diminue (puisque pour des petits volumes on peut considérer que la pression s'équilibre très vite) au fur et à mesure que son volume augmente.
Donc la force exercée sur une surface par un volume plus grand d'air est inférieure à celle d'un volume plus petit.
La pression "se répartit dans le volume", et plus prosaïquement on dit que la pression diminue si le volume augmente. PV=nRT en gros.

Si aucune bulle d'air n'est présente, quelle est la pression de l'eau au niveau de la feuille ? La relation de Pascal donne (pour l'axe z dirigé vers le haut) : . Or pour déterminer K, on a besoin d'une condition à la limite. Quelle condition je pourrais prendre ici ?

Aucune bulle, avec ou sans vide (on s'en fout du vide, il ne produit AUCUN EFFET (du moins sans Casimir)) ce qui fait que si on étudie les forces en présence d'un point de vue statique on a :
Le poids de l'eau.
La pression de l'air sur la surface du ménisque d'eau (la "force" de l'atmosphère).

C'est tout, et c'est vraiment basique.

J'ai vu en thermo que la pression (cinétique ici), dans un système remplie d'un fluide, était le résultat du choc des particules de ce fluide sur les parois. Cette pression est d'ailleurs fonction de la vitesse, de la masse et de la densité des particules.

Voilà c'est ça.

En revanche, je ne vois pas comment on peut avoir "aucune" pression s'il y a bien un fluide. L'absence de pression ne veut pas dire P=0 bar ?

Si si il y a bien une pression, donc des chocs venants des billes de matière par unité de surface.
Et l'absence de pression c'est P=0 bar , c'est des formulations tautologiques, on ne dit rien de plus.
Tout ce qu'il faut savoir c'est que le vide, pour autant qu'on peut le voir apparaitre, on peut l'oublier.
Comme la pression c'est de la matière en mouvement, comme vous l'avez fait remarquer vous-même, le vide étant vide de matière, il ne produit pas de pression.

Et il n'aspire pas non plus.... c'est le sens commun le plus difficile à éliminer dans les raisonnements.
Le vide ne fait RIEN, il apparait ou pas, on s'en claque les cacahouètes. Faites abstraction.

Donc pour avancer un peu sur un de vos questionnements.
Si vous avez un tube à la Torricelli rempli d'1m d'eau, l'air de l'atmosphère (1bar) va frapper le bas du tube comme partout ailleurs sur Terre et ainsi pousser le liquide vers le haut (la surface de l'eau étant "solide" du fait de la tension superficielle... sinon c'est pas possible de pousser dessus).
Du coup ça (le liquide) le maintient contre la paroi haute fermée du tube.

Si maintenant vous injectez une bulle d'air à 1 bar en haut du tube
Quel que soit le volume d'air injecté, la force qui poussera dans le sens contraire à celle de la pression atmosphérique sera la même (puisque la surface limitée par le diamètre du tube est fixe)
Comme en bas l'atmosphère pousse à 1 bar, et qu'en haut la bulle pousse à 1 bar, il reste le poids du liquide, et donc forcément l'eau tombe.
Mais... et c'est là que le volume de la bulle d'air (pas de vide) doit être prise en compte, si le volume de la bulle augment au fur et à mesure que l'eau tombe, la pression diminue (PV=nRT) et donc la force qui pousse en haut diminue.
Donc toute l'eau ne va pas forcément quitter le tube, ça va dépendre du volume de la bulle (pour ça je vous avais dit qu'il faut calculer, on sait pas à priori).

[M1set]

Eh, je pense avoir finalement compris.
Si je résume*: la feuille est en réalité en "équilibre" sous le verre, toutes les forces s'annulent. Donc, pour la dernière question que j'ai posée, le poids de la feuille et de l'eau ne suffisent certainement pas à faire tomber le tout. Imaginons qu'on tire de façon égale sur toute la feuille vers le bas. On pourrait tirer jusqu'à ce que tu vides apparaisse dans le verre (feuille solide). Je vois bien maintenant que le vide ne fait rien. Ici, c'est juste un indicateur qui signifie que la force que l'on exerce est plus grande que celle exercée par la pression de l'atmosphère sur la surface.
L'expérience du verre retourné ne fonctionnerait alors pas pour un tube de 10 m de haut remplie d'eau, expérience réalisée à pression atmosphérique bien sûr.
Corrigez-moi si jamais. En tout cas, merci pour vos réponses bien complètes

[ArchoZaure]

Donc une force dirigée vers le bas, qui impliquerais une chute de la feuille.
Si la feuille se déforme, Pint<Pext, ce qui suffit à retenir la feuille ?

L'importance de la feuille c'est pour rendre une surface "solide", transmettre la force de pression de l'atmosphère dans une direction privilégiée.

Si par exemple vous faite l'expérience de Torricelli non pas avec du mercure ou de l'eau, mais avec un gaz comme par exemple l'Argon.
Bon normalement il devrait être encore plus facilement maintenu dans le tube que l'eau, vu sa faible masse volumique comparativement à l'eau.
Mais non, puisque quand les molécules de l'atmosphère tapent à la surface du gaz, de manière anarchique ça part dans tous les sens.
Il n'y a pas de cohésion comme avec le liquide et surtout il ne présente pas de surface sur laquelle on peut "pousser" (ordonner la pression dans un direction privilégiée).

[M1set]

Oui, c'est sûr que sans feuille, l'eau n'aura pas de mal à se renverser.

[ArchoZaure]

Dit plus simplement la feuille permet de moyenner les impacts (inertie du carton) pour éviter les fuites.

[gts2]

F=Fa+Fe - ( m(eau) + m(feuille) )*g

Le m(feuille)*g faisait partie de mes epsilon.

Vous ne pouvez pas à la fois compter le poids de l'eau et la force de pression de l'eau : le poids de l'eau intervient si le système étudié est l'eau (le poids de l'eau est l'action de la terre sur l'eau)
Si le système étudié est la feuille, ce qui compte est l'action de l'eau sur la feuille donc Fe

[M1set]

Ah donc je dois prendre l'un des deux en réalité (poids ou pression*surface de l'eau).
Là, j'ai finalement compris tout le problème, et plus même. Je vois pourquoi le prof nous a fait mettre du vide en haut du verre. Il a fait comme si une force (invisible sur le schéma) tirait vers le bas, si fort qu'il y a du vide dans le verre. Il voulait ensuite qu'on retrouve la valeur de cette force pour qu'on remarque qu'elle peut être très grande. L'équivalent de 100 kg dans le cas du cours, donc assez impressionnant !
Merci à tous pour le temps consacré. C'est sûr qu'une fois qu'on pose correctement le problème, tout est plus clair.

[ArchoZaure]

Eh, je pense avoir finalement compris.
Si je résume*: la feuille est en réalité en "équilibre" sous le verre, toutes les forces s'annulent. Donc, pour la dernière question que j'ai posée, le poids de la feuille et de l'eau ne suffisent certainement pas à faire tomber le tout.

En fait il existe des forces très puissantes, qui collent la feuille sur l'eau.
C'est ce qu'on appelle les forces de capillarité, basées sur des forces aujourd’hui considérées comme plus fondamentales: Les forces de Van Der Waals.

À très longue distance, où il ne peut plus être question de liaison chimique, les forces de van der Waals entrent dans le cadre de l'électrodynamique quantique : à courte et longue distance, elles se décrivent proprement comme dues à l'échange des particules virtuelles entre les atomes. On entre alors dans le cadre des forces de Casimir, décroissant en r − 8 .
Les liaisons de van der Waals n'entrent pas dans le cadre des liaisons chimiques, en ce sens que les électrons restent liés à leurs atomes (ou molécules) respectifs (les termes d'échanges restent négligeables). Elles sont à l'origine du terme de pression négative intervenant en correctif dans l'équation des gaz parfaits. Elles sont essentielles pour appréhender les forces entre atomes de gaz noble.

Pour les très courtes distances on entre alors dans le domaine de la chimie, où les diverses liaisons (liaison hydrogène, liaison métallique...) deviennent compétitives, et peuvent l'emporter.
Les forces de van der Waals participent ainsi à la physisorption, et entrent en jeu dans le phénomène de capillarité.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_van_der_Waals

Imaginons qu'on tire de façon égale sur toute la feuille vers le bas. On pourrait tirer jusqu'à ce que du vide apparaisse dans le verre (feuille solide).

Oui, par contre ça va être difficile de tirer sur un liquide autrement que par la force de gravité (dans ce cas si on ne maitrise pas la gravité il nous reste la centrifugation, donc ok)
Par contre effectivement on peut aussi tirer sur un solide pour laisser du vide mais je suis pas trop au fait de l'efficacité des pistons, donc je ne me prononcerait pas.

Je vois bien maintenant que le vide ne fait rien.

Voilà c'est important de le souligner et il faut bien l'intégrer pour éviter de retomber dans les idées préconçues sur le vide.
En fait lorsque vous poussez sur un truc, il va tendre à se déplacer vers l'emplacement qui oppose la moindre action (statistiquement).
Cet endroit rêvé pour la matière c'est le vide, l'endroit où il n'y a aucune résistance.
Ça n'aspire pas mais ça n'oppose pas non plus de résistance.

Ici, c'est juste un indicateur qui signifie que la force que l'on exerce est plus grande que celle exercée par la pression de l'atmosphère sur la surface.
L'expérience du verre retourné ne fonctionnerait alors pas pour un tube de 10 m de haut remplie d'eau, expérience réalisée à pression atmosphérique bien sûr.
Corrigez-moi si jamais. En tout cas, merci pour vos réponses bien complètes

Je ne vois pas trop ce que vous voulez dire.