Fluides
Tube de Venturi
Observez la vitesse d'écoulement augmenter dans le rétrécissement — la pression baisse (Bernoulli).
Tube de Venturi — simulation interactive de Fluides. Observez la vitesse d'écoulement augmenter dans le rétrécissement — la pression baisse (Bernoulli). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Effet de Bernoulli
Dans un tube de Venturi, le fluide accélère dans un col étroit et la pression chute.
La conservation de la masse impose un écoulement plus rapide là où la section est plus petite. L'équation de Bernoulli relie une vitesse plus élevée à une pression plus basse dans le col.
- Équation de continuité A₁v₁ = A₂v₂
- P + ½ρv² = constante
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
L'eau s'écoule dans un tuyau qui se rétrécit à mi-chemin, comme un tuyau d'arrosage dont le pouce est placé au bout. Qu'arrive-t-il à la pression de l'eau dans la section étroite ?
Des pronostics à peser
- La pression augmente dans la section étroite car l’eau est plus comprimée.
- La pression diminue dans la section étroite car l’eau accélère.
- La pression reste la même partout – seule la vitesse change.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Zone de section large A₁ (m²)
- Zone de la gorge A₂ (m²)
- Vitesse d'entrée v₁ (m/s)
Ce que vous mesurez :
- Vitesse de gorge v₂ (m/s)
- Variation de pression ΔP = P₂ − P₁ (kPa)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage fluide-venturi et appuyez sur Réinitialiser. L'eau s'écoule régulièrement dans un tuyau à section large (A₁) et à col étroit (A₂).
- Activez les lectures de vitesse de gorge et de chute de pression.
- Réglez la zone de section large, la zone de la gorge et la vitesse d’entrée pour chaque essai, et enregistrez les lectures de vitesse de gorge et de chute de pression.
Équation gouvernante
Équation de continuité — A₁·v₁ = A₂·v₂
Pour un fluide incompressible dans une canalisation, le débit (surface × vitesse) doit être le même partout le long de la canalisation : A₁v₁ = A₂v₂. Le rétrécissement du tuyau force le fluide à accélérer.
L'équation de Bernoulli — P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂²
Le long d'un courant horizontal, la pression d'un fluide plus son énergie cinétique par volume restent constantes : P₁ + ½ρv₁² = P₂ + ½ρv₂². Lorsque la vitesse augmente, la pression doit diminuer pour compenser.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez v₂ = A₁v₁/A₂ à partir de la continuité, puis ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) à partir de l'équation de Bernoulli. Comparez les deux aux lectures — ΔP ressort négatif, ce qui correspond, en valeur signée, à « la pression a chuté au niveau de la gorge ».
- Expliquer, en termes d'économie d'énergie, pourquoi la pression d'un fluide doit chuter là où sa vitesse augmente dans un tuyau horizontal.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Les carburateurs et les atomiseurs de parfum utilisent l'effet Venturi pour aspirer un deuxième fluide au niveau de la gorge étroite. À l’aide de vos données de variation de pression, expliquez pourquoi une région de basse pression peut tirer le liquide vers le haut à travers un tube latéral.
- L'expérience d'aile fluide utilise ce même modèle de continuité + Bernoulli avec de l'air au lieu de l'eau. Vous attendriez-vous à ce que la différence de pression soit plus grande ou plus petite pour les mêmes vitesses et zones ? Pourquoi ?
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Bienvenue dans le tube de Venturi
- Appuyez sur Lecture
- Col rapide, pression en baisse
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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