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Pression

La pression est la force exercée sur une surface donnée.

Définition

La pression, notée p admet, selon les branches de la physique que l'on considère, plusieurs définitions qui toutes coïncident :

  • En mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit...), on définit la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) comme le quotient d'une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) F (en newton) sur l'aire de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) S (en m²) sur laquelle elle s'applique :
p=\frac{F}{S}\,\!
  • En mécanique des milieux continus, la pression est la trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma...) du tenseur des contraintes.
  • En thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition est aussi la première dans l'histoire. La...), la pression est définie à partir de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme...) U(V,S,N) par : p=-\biggl(\frac{\partial U}{\partial V}\biggr)_{S,N}\,\!

Pour un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des...) newtonien, la pression est strictement positive car il faut fournir de l'énergie ΔU > O pour diminuer le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) Δv < O. Pour les fluides non Newtoniens, il est possible d'avoir des pressions négatives.

  • En mécanique des fluides (La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie les écoulements de fluides c'est-à-dire des liquides et des gaz lorsque ceux-ci subissent des forces ou des contraintes. Elle est actuellement...) incompressible, la pression est le multiplicateur de Lagrange (Le multiplicateur de Lagrange est une méthode permettant de trouver des points stationnaires (maximum, minimum...) d'une fonction dérivable d'une ou...) assurant la contrainte d'incompressibilité. Autrement dit, il n'y a pas de moyen explicite pour calculer la pression, la pression est déterminée implicitement par \nabla\cdot \mathbf{u}=0.

Dans un fluide, la résultante des forces de pression s'appliquant sur la surface d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par...) immergé est la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) d'Archimède.

Il ne faut pas confondre la force de pression (force superficielle) et la résultante des forces de pression (force volumique). Si l'on considère un petit cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de...) de fluide infinitésimal, la résultante des forces de pression est -\nabla p, qui est un terme des équations de Navier-Stokes (En mécanique des fluides, les équations de Navier-Stokes sont des équations aux dérivées partielles non-linéaires qui décrivent le mouvement des fluides dans l'approximation des...).

Unités et mesure

Dans le système métrique international, l'unité de mesure (En physique et en métrologie, les unités sont des étalons pour la mesure de grandeurs physiques qui ont besoin de définitions précises pour être utiles.) de la pression est le pascal (Pa) : une pression de 1 pascal correspond à une force de 1 newton exercée sur une surface de 1 m2.

L'appareil de mesure de la pression est le manomètre (Un manomètre est un instrument servant à mesurer une pression.). Pour la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.), on utilise le baromètre (Le baromètre est un instrument de mesure, utilisé en physique et en météorologie, qui sert à mesurer la pression atmosphérique. Il peut, de...). On peut également utiliser un vacuomètre pour mesurer la pression d'un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre :...) dans un tube à vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.).

Dans un contenant fermé, un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) va exercer un force égale sur tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) la surface.

Autres unités usuelles

  • 1 bar = 105 Pa
  • 1 MPa = 1 N/mm2
  • 1 kgf/cm2 = 0,981 bar (kgf = kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).) force)
  • 1 psi = 6 894 N/m2 = 6 894 Pa = 0,068 94 bar (psi = pound per square inch (lb/in2), livre par pouce carré, unité anglo-saxonne)
  • 1 atm = 101 325 Pa (atm = atmosphère)
  • 1 mmHg = 1 torr = 133 Pa (mmHg = millimètre de mercure)

Applications

Plongée sous-marine (La plongée sous-marine consiste, en général, à explorer le monde sous-marin équipé d'un scaphandre autonome spécifique composé généralement d'une combinaison isothermique, d'un masque, de palmes...)

En plongée sous-marine, la pression qui s'exerce sur les tissus biologiques et sur les gaz inspirés a une grande importance. Sa variation peut être considérable en fonction de la profondeur atteinte.

On différencie alors les :

  • pression atmosphérique : pression de surface dans des conditions habituelles (normalement aux alentours de 1013 mb mais usuellement considérée comme équivalent à 1 bar)
  • pression hydrostatique : variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un...) en fonction de la profondeur atteinte - cette pression est alors de 1 bar par tranche de 10 mètres sous l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.)
  • pression absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus...) : c'est la somme des pressions atmosphériques et hydrostatique
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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