Principe de Pascal : multiplication de la force hydraulique
1 · Prédire
Un ascenseur hydraulique possède un petit piston d'entrée et un piston de sortie beaucoup plus grand, reliés par un fluide scellé. Si vous appuyez sur le petit piston, pourquoi le grand piston soulève-t-il une charge beaucoup plus lourde ?
- La force de sortie est égale à la force d’entrée, quelle que soit la taille du piston.
- La force de sortie est plus petite car le fluide absorbe une partie de la poussée.
- La force de sortie est multipliée proportionnellement à la taille de la surface du piston de sortie.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage fluide-pascal et appuyez sur Réinitialiser. Deux pistons connectés de zones différentes partagent un fluide scellé et incompressible.
- Activez les affichages de pression et de force en entrée/sortie.
- Définissez la zone du piston d’entrée, la zone du piston de sortie et la force d’entrée pour chaque essai, et enregistrez la lecture de la force de sortie.
3 · Collecter les Données
| Surface du piston d'entrée A₁ (m²) | Surface du piston de sortie A₂ (m²) | Force d'entrée F₁ (N) | Force de sortie F₂ (N) |
|---|---|---|---|
| 1.00e-3 | 0.01 | 50.00 | |
| 2.00e-3 | 0.02 | 80.00 | |
| 1.00e-3 | 0.05 | 20.00 |
Tracez la force de sortie F₂ (axe y) par rapport au rapport de surface A₂/A₁ (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez F₂ = F₁ · (A₂/A₁) et comparez-le à la lecture.
- Le principe de Pascal dit que la pression appliquée à un fluide enfermé est transmise de manière égale partout. Utilisez P = F/A sur les deux pistons pour expliquer pourquoi F₂/F₁ doit être égal à A₂/A₁.
5 · Approfondir
- Un cric hydraulique de voiture utilise un petit piston de pompe manuelle pour soulever une voiture entière. À l'aide de vos données, expliquez approximativement quelle doit être la surface du piston de sortie du cric par rapport à la surface du piston d'entrée, par rapport à la force que vous pouvez appliquer à la main et au poids de la voiture.
- Si le piston de sortie soulève une charge avec 10 × la force d'entrée, quelle distance le piston de sortie se déplace-t-il par rapport à la distance que vous poussez le piston d'entrée ? (Indice : pensez à la conservation du volume de liquide.)