Pression

Formule de la pression

Alors, comment calculer la concentration de la force sur une surface donnée ? C'est simple, nous savons que la pression n'est rien d'autre que la force agissant par unité de surface, ce qui, en termes mathématiques, donne

$P=\frac{F}{A}$

ou en d'autres termes

id="5287480" role="math" $\mathrm{Pressure}=\frac{\mathrm{Force}\mathrm{normal}\mathrm{to}\mathrm{the}\mathrm{surface}}{\mathrm{Area}}$

La pression est exprimée en Pascals ($\mathrm{Pa}$),$F$est la force en$\mathrm{N}$et la surface est mesurée en unités de${\mathrm{m}}^2$.

Ces couteaux ont des surfaces de contact différentes avec la surface, le couteau le plus tranchant exerce plus de pression pour une quantité de force donnée parce que la force agit sur une surface plus petite, StudySmarter Originals

Une pression de$1\mathrm{Pa}$peut être définie comme une force de$1\mathrm{N}$agissant sur une surface de$1{\mathrm{m}}^2$(unité de surface). La formule ci-dessus n'est valable que lorsque la force agit à angle droit par rapport à la surface. Comme tu peux le voir dans l'équation. La pression est directement proportionnelle à la force appliquée et inversement proportionnelle à la surface sur laquelle elle agit. Cela signifie que pour augmenter la pression, nous pouvons soit

• Augmente la force en maintenant la surface constante ou

• Diminue la surface en maintenant la force constante.

Lorsque la surface de contact diminue, la pression augmente à condition que la force reste la même, ce qui permet d'enfoncer le clou dans le mur, StudySmarter Originals.

Unités de pression

L'unité SI de pression est$\mathrm{Pa}\mathrm{or}\mathrm{N}/{\mathrm{mm}}^2$1 Pascal =$1\mathrm{N}/{\mathrm{mm}}^2$. Pour les grandes quantités de pression, on peut utiliser $1\mathrm{kPa}={10}^3\mathrm{Pa}$et$1\mathrm{MPa}={10}^6\mathrm{Pa}$. Tu peux aussi voir d'autres unités de pression comme le torr, $\mathrm{barr},\mathrm{atm},\mathrm{psi}\mathrm{and}\mathrm{mm}\mathrm{Hg}.$

Types de pression

Nous pouvons classer les types de pression en fonction des états de la matière qui exercent la pression. Dans cette section, nous examinerons chacun des types de pression ainsi que quelques exemples de chaque type.

La pression peut être exercée par les solides, les liquides et les gaz. Les solides exercent une pression par leur point de contact. Les liquides et les gaz exercent une pression sur un solide en raison de la collision de leurs particules avec le solide.

La pression exercée par les liquides

La pression exercée par les liquides est principalement due au poids du liquide. Imagine que tu fasses un plongeon à la piscine de ton quartier. Disons que tu plonges dans la partie profonde. En raison des effets de la gravité, tout le poids de l'eau au-dessus de toi exercera une pression sur les molécules d'eau, sur ton corps et sur tout autre objet immergé dans l'eau. Cette pression est ce que nous entendons par la pression exercée par un liquide. Le nombre de molécules d'eau présentes au-dessus de toi augmentera au fur et à mesure que tu t'enfonceras dans l'eau. C'est pourquoi la pression exercée par les liquides augmente avec la profondeur et c'est pourquoi la pression que tu ressens augmente lorsque tu plonges plus profondément dans une étendue d'eau. Un autre facteur qui entre en jeu est la densité du liquide. La densité mesure la masse par unité de volume d'un liquide. Les liquides ayant une densité plus élevée exerceront une pression plus importante à la même profondeur en raison de leur poids plus important.

La pression exercée à une profondeur particulière sur une surface de base A peut être calculée en considérant le poids de la colonne de liquide directement au-dessus de A, StudySmarter Originals.

Voyons maintenant comment calculer la pression exercée par un liquide à une profondeur donnée. Nous considérons une colonne d'eau rectangulaire avec une surface de base$A$et une hauteur$h$.

Nous savons déjà que la formule de la pression est :

$P=\frac{F}{A}$

Le poids du liquide situé directement au-dessus de la surface de base considérée$A$est donné par l'équation suivante :

$F=mg$

Ou en d'autres termes

$\mathrm{Weight}=\mathrm{mass}\times \mathrm{gravitational}\mathrm{field}\mathrm{strength}$

L'étape suivante de notre calcul a consisté à considérer la densité du liquide afin de calculer la masse de la colonne d'eau :

$\rho =\frac{m}{V}$,

ou en d'autres termes,

$\mathrm{Density}=\frac{\mathrm{mass}}{\mathrm{<a\; data-studyset-id="22397715"\; data-summary-id="71916564"\; href="/resumes/physique-chimie/physique/volume/">volume</a>}}$.

En réarrangeant pour la masse, nous obtenons :

$m=\rho V$.

Le volume d'un cuboïde peut être écrit comme le produit de sa surface de base$A$et de sa hauteur$h$:

$V=Ah$,

ou en d'autres termes,

$\mathrm{Volume}=\mathrm{Base}\mathrm{area}\times \mathrm{height}$.

Nous substituons la formule du poids en termes de masse avant de substituer la formule de la masse en termes de densité et de volume. Enfin, nous substituons la formule du volume en termes de surface de base et de hauteur dans l'équation de la pression :

$P=\frac{mg}{A}=\frac{\rho \times V\times g}{A}=\frac{\rho \times A\times h\times g}{A}$

Après d'autres réarrangements, nous obtenons la formule de la pression exercée par une colonne de liquide en fonction de la densité du liquide.$\rho$de la hauteur de la colonne de liquide$h$et de la surface de base de la colonne de liquide$A$:

$P=\rho hg$

$\mathrm{pressure}=\mathrm{height}\mathrm{of}\mathrm{the}\mathrm{column}\times \mathrm{density}\mathrm{of}\mathrm{the}\mathrm{liquid}\times \mathrm{gravitational}\mathrm{field}\mathrm{strength}$

Voyons ensuite quelques exemples où l'on utilise ces formules pour calculer la pression.

Pression atmosphérique

La pression atmosphérique est due à la collision des molécules d'air de l'atmosphère avec la terre ou tout autre objet qu'elle contient. La pression atmosphérique diminue au fur et à mesure que l'altitude augmente car la densité de l'air diminue en altitude. En altitude, il y a moins d'air, donc le poids de l'air qui appuie sur un objet est réduit. C'est la raison pour laquelle certaines personnes ressentent des douleurs aux oreilles pendant les voyages en avion, qui se produisent en raison des changements rapides de la pression atmosphérique. La pression atmosphérique peut être calculée à l'aide de la même formule que la pression due aux liquides.

La pression atmosphérique est due au poids des molécules d'air directement au-dessus de la surface de la Terre, StudySmarter originals

Exemples de pression