La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.
En tant que paramètre physique, la pression, tout comme la température, joue un rôle extrêmement important dans la plupart des domaines. Du point de vue de la thermodynamique, il s'agit d'une grandeur intensive.
La pression, notée p admet, selon les branches de la physique que l'on considère, plusieurs définitions qui coïncident toutes :
Dans tous les cas, la pression est définie comme une grandeur scalaire (non vectorielle).
En mécanique, la pression est définie localement à partir de la composante de la force normale à la surface sur laquelle elle s'exerce. Si on considère une surface élémentaire dS de normale , subissant une force , alors la pression p est définie par :
Dans le cas d'une force perpendiculaire à une surface plane d'aire S, on obtient la définition suivante :
. Par construction, la pression est perpendiculaire à la surface sur laquelle elle s'exerce.
Le terme obtenu en construisant le rapport de la composante de la force tangentielle à la surface d'exercice s'appelle la contrainte tangentielle. Elle est homogène à une pression et est mise en jeu dans les phénomènes de viscosité notamment.
En mécanique des milieux continus, la pression est définie comme le tiers de la trace du tenseur des contraintes c'est-à-dire la moyenne des termes diagonaux de ce tenseur. En mécanique des fluides incompressibles, la pression est le multiplicateur de Lagrange permettant de vérifier l'incompressibilité du matériau. On a alors à faire à une définition implicite de la pression.
En thermodynamique, la pression est définie à partir de l'énergie interne U(V,S,N) par :
Pour un fluide newtonien, la pression est strictement positive car il faut fournir de l'énergie (ΔU > O) pour diminuer le volume (ΔV < O). Pour les fluides non newtoniens, il est possible d'avoir des pressions négatives. Ces pressions négatives sont dues à des effets de surface et sont reliées à la tension superficielle.
Il existe plusieurs unités de pression, dont l'utilisation dépend généralement de la discipline. De par la définition même de la pression, elles sont souvent définies comme le rapport d'une unité de force sur une unité de surface.
Unité du système international
Autres unités
1 bar=100 000 Pa.
1 atm=101 325 Pa.
1 pz=1 000 Pa.
1 mmHg=1 torr=133,3 Pa.
1 cmH2O=98,0638 Pa.
1 ba=1 dyn.cm⁻²=0,1 Pa.
1 at=98 066,5 Pa.
1 psi=6 894 Pa.
1 g.cm⁻²=98,0665 Pa(≅1-1,3 cm d'air≅10 cm d'eau≅111 cm de plomb).
En hydrostatique, la différence de pression Δp (en Pa) entre deux points dans un fluide est liée à la différence de hauteur h (en m) entre ces deux points, par la relation Δp=ρgh, où ρ est la masse volumique du fluide (en kg/m³) et g l'accélération de la pesanteur (d'une valeur moyenne d'environ 9.81 m/s² au niveau de la mer). Par conséquent, connaissant ces deux dernières grandeurs, la différence de pression est directement proportionnelle à la différence de hauteur, et donc à la distance entre les deux points s'ils sont sur le même axe vertical.
Cette propriété est notamment utilisée pour différents dispositifs de mesure de la pression, ainsi que comme méthode de conversion par les plongeurs (un bar équivaut à dix mètres d'eau), ou encore les physiciens des particules.
La mesure d'une pression fait appel à des techniques très diverses, directes ou indirectes, selon les gammes de pression en jeu.
L'appareil de mesure de la pression est le manomètre. Pour la pression atmosphérique, on utilise le baromètre. On peut également utiliser un vacuomètre pour mesurer la pression d'un gaz dans un tube à vide ou encore un hypsomètre, dispositif basé sur la température d'ébullition d'un liquide.
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 :
La poussée d'Archimède exercée par un fluide au repos sur un corps immergé peut être définie comme étant la résultante des forces de pression s'appliquant sur la surface de cet objet.