Fiche de révision : Description des fluides au repos

📋 Plan du Cours

1. Structure microscopique des fluides
2. Pression et force pressante
3. Mesures avec la carte Arduino
4. Statique des fluides incompressibles
5. Loi de Mariotte et gaz
6. Vérifier une proportionnalité

📖 1. Structure microscopique des fluides

🔑 Notions clés & Définitions

• Fluide : Corps susceptible de s’écouler, déformable et sans forme propre, qui prend la forme du récipient qui le contient.

★ À maîtriser

📌 Dans un liquide, les particules sont proches les unes des autres et peuvent facilement se déplacer les unes par rapport aux autres, tandis que dans un gaz elles sont éloignées et en mouvement désordonné.

Compléments

• Les liquides et les gaz sont les deux états principalement associés aux fluides.

💡 Astuce mémo

Liquide proche et mobile, gaz éloigné et désordonné

📖 2. Pression et force pressante

🔑 Notions clés & Définitions

• Force pressante : Force qu’un fluide exerce sur toute paroi avec laquelle il est en contact.

★ À maîtriser

• La force pressante est toujours perpendiculaire à la paroi et dirigée du fluide vers l’extérieur.

📐 Formule - La force pressante exercée sur une surface plane vérifie $F = P \times S$, où P est la pression et S la surface.

Compléments

• La pression s’exprime en pascals, de symbole Pa, et $1\,\mathrm{Pa} = 1\,\mathrm{N}\,\mathrm{m}^{-2}$.

• Dans une ventouse, chasser l’air fait diminuer la pression sous la ventouse ; la pression de l’air extérieur exerce alors une force qui la plaque contre le verre.

💡 Astuce mémo

Air chassé sous la ventouse → pression intérieure plus faible → ventouse plaquée

📖 3. Mesures avec la carte Arduino

🔑 Notions clés & Définitions

• Microcontrôleur : Système de petite taille qui possède une mémoire, un processeur et des interfaces avec le monde extérieur.

★ À maîtriser

• Le capteur MPX5700AP convertit la pression en une tension comprise entre 0 V et 5 V, que la carte Arduino traduit en une valeur entière comprise entre 0 et 1023.

Compléments

• La carte Arduino UNO R3 repose sur le microcontrôleur ATmega328P.

• Le sketch effectue cinq mesures brutes chaque seconde, en calcule la moyenne, la convertit en pression à l’aide d’une formule d’étalonnage, puis affiche les valeurs sur le moniteur série.

💡 Astuce mémo

Capteur → tension → valeur numérique → pression

📖 4. Statique des fluides incompressibles

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un fluide incompressible au repos, la relation fondamentale de la statique des fluides est $P_2 - P_1 = \rho g (z_1 - z_2)$.

Compléments

• Dans l’expérience sur l’eau, tracer $P - P_0$ en fonction de $z_0 - z$ donne une droite dont le coefficient directeur est le produit de la masse volumique de l’eau ρ par l’intensité de pesanteur g.

• Pour tester la relation hydrostatique, on mesure la pression de l’eau à différentes hauteurs, on calcule les écarts à la surface, puis on trace l’écart de pression en fonction de l’écart de hauteur.

📖 5. Loi de Mariotte et gaz

★ À maîtriser

📐 Formule - À température constante, pour une quantité donnée de gaz, la loi de Mariotte s’écrit $P \times V = \mathrm{constante}$.

📌 À température constante et pour une quantité donnée de gaz, la pression est inversement proportionnelle au volume.

Compléments

• Dans un avion, la pression extérieure plus faible en altitude explique, selon la loi de Mariotte, l’augmentation du volume d’un emballage hermétiquement fermé.

• La loi fut établie vers 1660 par Henri Power et Richard Towneley, dont les travaux furent publiés en 1663 ; Robert Boyle publia les travaux en 1662 après les avoir repris, et Edme Mariotte découvrit indépendamment la loi en 1676.

💡 Astuce mémo

À température constante, pression et volume varient en sens inverse

📖 6. Vérifier une proportionnalité

★ À maîtriser

• Pour vérifier la proportionnalité entre deux grandeurs, on peut tracer l’une en fonction de l’autre et vérifier que le graphique est une droite passant par l’origine.

Compléments

📐 Formule - Une relation de proportionnalité s’écrit $y = a x$, où a est le coefficient de proportionnalité et le coefficient directeur de la droite.

• Pour vérifier la loi de Mariotte, on peut tracer la pression P en fonction de l’inverse du volume $1/V$.

💡 Astuce mémo

Une droite passant par l’origine représente la proportionnalité