Statique des fluides: Pression et machines hydrauliques

Description

Cette séance de cours couvre la définition de la pression, de la statique des fluides, des machines hydrauliques, de l'équation hydrostatique, de la pression atmosphérique, des mesures de pression et des forces de pression sur des surfaces planes. Il explique l'interaction des fluides avec les surfaces, la loi de Pascal et l'équation hydrostatique des corps de fluide. La séance de cours explore également les variations de pression dans l'atmosphère, les techniques de mesure de la pression telles que les baromètres, les manomètres et les transducteurs de pression, ainsi que le calcul des forces de pression résultantes sur des surfaces planes.

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La pression est une grandeur physique qui traduit les échanges de quantité de mouvement dans un système thermodynamique, et notamment au sein d'un solide ou d'un fluide. Elle est définie classiquement comme l'intensité de la force qu'exerce un fluide par unité de surface. C'est une grandeur scalaire (ou tensorielle) intensive. Dans le Système international d'unités elle s'exprime en pascals, de symbole Pa. L'analyse dimensionnelle montre que la pression est homogène à une force surfacique ( ) comme à une énergie volumique ( ).

Pressure measurement is the measurement of an applied force by a fluid (liquid or gas) on a surface. Pressure is typically measured in units of force per unit of surface area. Many techniques have been developed for the measurement of pressure and vacuum. Instruments used to measure and display pressure mechanically are called pressure gauges, vacuum gauges or compound gauges (vacuum & pressure). The widely used Bourdon gauge is a mechanical device, which both measures and indicates and is probably the best known type of gauge.

thumb|Moteur hydraulique à pistons radiaux, de marque Staffa. Un moteur hydraulique est un moteur isotherme qui transforme une puissance hydraulique ou hydrostatique (pression × débit) en puissance mécanique (force × vitesse, ou couple x vitesse angulaire). Son utilisation se fait dans le cadre d'une transmission hydrostatique. Comme pour la plupart des moteurs, on peut inverser le sens de la transformation énergétique : une puissance mécanique est transformée en puissance hydraulique. Il s'agit alors de pompes.

L'hydrostatique, ou statique des fluides, est l'étude des fluides immobiles. Fondée par Archimède, c'est un cas de la mécanique des fluides riche d'enseignements. La pression d'un fluide est liée aux mouvements et aux chocs que les particules qu'il contient exercent sur les parois d'une enceinte. Que ce soit un liquide ou l'air atmosphérique, les chocs exercent des forces pressantes sur les parois d'une enceinte. Le traité d'hydrostatique de Simon Stevin a paru d'abord en hollandais à Leyde en 1586 sous le titre De Beghinselen des Waterwichts.

La mécanique des fluides est un domaine de la physique consacré à l’étude du comportement des fluides (liquides, gaz et plasmas) et des forces internes associées. C’est une branche de la mécanique des milieux continus qui modélise la matière à l’aide de particules assez petites pour relever de l’analyse mathématique, mais assez grandes par rapport aux molécules pour être décrites par des fonctions continues. Elle comprend deux sous-domaines : la statique des fluides, qui est l’étude des fluides au repos, et la dynamique des fluides, qui est l’étude des fluides en mouvement.