Rétro 1900: l'ABC de la Physique

Publié par Michel le 21/11/2004 à 00:01

Pesanteur des liquides

Vases communicants

Lorsqu'on verse de l'eau ou un liquide dans plusieurs vases qui communiquent entre eux, on voit le liquide se répandre dans tous les vases, et le niveau se maintenir partout à la même hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.). Une ligne qui réunirait les différentes surfaces serait horizontale: les surfaces libres d'un même liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) dans plusieurs vases communicants sont sur une même ligne horizontale.


C'est ce qui explique l'élévation de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) dans le jet d'eau ; on trouve là un réservoir élevé, un tuyau de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) entre le réservoir et le bassin ; si l'on ouvre le robinet, l'eau jaillit et tend à s'élever aussi haut que l'eau du réservoir. Elle ne va pas aussi haut parce qu'elle doit traverser l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) qui résiste à son élévation.



Corps plongés

Il est plus facile de soulever un corps lorsqu'il est dans l'eau que lorsqu'il est dans l'air. C'est qu'en effet l'eau résiste à sa chute et le pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) de bas en haut alors que la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...) le fait tomber de haut en bas. On dit alors, avec Archimède (Archimède de Syracuse (en grec ancien :...), que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) corps plongé dans un liquide reçoit une poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) de bas en haut égale au poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) de liquide qu'il déplace.


Ainsi pour soulever dans l'eau un pavé (Un pavé est un bloc de forme cubique ou parallélépipédique en pierre ou en béton utilisé dans...) de 1 décimètre (Un décimètre (symbole dm) vaut 10-1 = 0,1 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....) et qui dans l'air pèse 5 kilogrammes, nous ne devons déployer un effort que de 4 kilogrammes: le volume d'eau déplacé est de 1 décimètre cube dont le poids est de 1 kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).), l'eau pousse donc le pavé vers le haut avec une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) de 1 kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international...).

Le pavé n'a pas perdu de son poids lorsqu'il a été plongé, mais pour le soulever, nous nous sommes trouvés deux, l'eau et nous-même, de sorte qu'il nous a semblé moins lourd.

Pesanteur de l'air

L'air lui-même, au milieu duquel nous vivons avec une telle aisance, est pesant: 1 litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité...) d'air pèse même 1gr, 293.


Atmosphère

Comme il y a sur le terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) un volume d'air formidable, on voit que la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) de cet air, de cette atmosphère, comme on l'appelle, peut être considérable. Elle est telle, en effet, que notre corps supporte une pression d'environ 15,000 kilogrammes. Si nous ne somme pas écrasés sous cette pression c'est qu'elle nous presse également de toutes parts, de haut en bas, de bas en haut, de gauche à droite etc. Comme nous sommes dans un bain de pression uniforme, il n'est pas de coté plus pressé qu'un autre.


Pression atmosphérique

On en démontre l'existence de différentes façons. Fermons un large manchon de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) d'une part par une peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) de vessie (La vessie est l'organe du système urinaire dont la fonction est de recevoir l'urine terminale...) tendue et posons l'autre bout sur la table d'une machine pneumatique ; à mesure que nous retirerons l'air du manchon, nous verrons la peau se creuser et bientôt se crever.


Si la peau était primitivement horizontale, c'est parce qu'elle était également pressée sur ces deux faces, d'une part par l'air intérieur au manchon, d'autre part par l'air atmosphérique. Si l'on admettait qu'on pût faire exactement le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) dans le manchon, à ce moment la membrane supporterait le poids d'une colonne d'air ayant pour base le cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...) du manchon et pour hauteur 15 à 16 lieues !


Pipettes et seringues

C'est la pression atmosphérique qui empêche un liquide de s'échapper d'une pipette (En chimie, une pipette est un outil qui sert à prélever une solution. Elle est en forme...) d'abord ouverte à ces deux extrémités et plongée dans le liquide, puis soulevée en maintenant bouchée avec le doigt l'extrémité non immergée. C'est cette même pression atmosphérique qui fait monter l'eau dans la seringue (Une seringue (du grec syrinx, « tube ») est un instrument médical pourvu...) quand nous tirons sa tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et...).



Siphon

Si, au lieu d'élever un liquide, on veut le faire descendre, on se sert d'un siphon. C'est un tube recourbé à deux branches inégales: la plus petite plonge dans le liquide à siphonner, la plus grande est au-dessus du vase qui doit recueillir le liquide.


Il suffit d'aspirer l'air du siphon avec la bouche (La bouche (encore dénommée cavité buccale ou cavité orale) est l'ouverture par...) placée à l'extrémité du grand tube pour que le liquide s'engage dans le siphon et continue à s'écouler tant que les deux niveaux seront inégalement élevés.


Ballons

De même qu'un bouchon placé plongé dans l'eau s'élève, en vertu du principe d'Archimède, de même un corps plongé dans l'air s'élèvera, si son poids est inférieur à celui du volume d'air qu'il déplace.

Une montgolfière (La montgolfière est un aérostat dont la sustentation est assurée par de l'air...) est une cage en brindilles d'osier recouverte de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres...), laissant seulement au bas une ouverture libre. En chassant l'air intérieur en le chauffant, cette cage va s'élever.


Plus moderne, le ballon est au contraire constitué d'un sac contenant un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) plus léger que l'air, l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), ou le gaz d'éclairage. On peut alors obtenir un gros volume, plus léger que l'air qu'il déplace et qui s'élève emportant avec lui nacelle et aéronautes.


Quand le ballon flotte dans l'air, si l'on désire que le ballon monte encore, il faut diminuer son poids en jetant du sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites...) fin qu'on avait eu soin d'emporter au départ. Si, au contraire on veut descendre, à l'aide d'une soupape (Une soupape est un organe mécanique servant à fermer et ouvrir une chambre ou un conduit à la...) on laisse échapper peu à peu le gaz qui gonflait le ballon, celui-ci diminue de volume, il déplace alors moins d'air et se trouve moins poussé.
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