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Vidéo question :: Comprendre les variations de pression sur une feuille de métal posée verticalement dans un récipient d’eau Physique • Deuxième année secondaire

L’eau dans un récipient est poussée horizontalement par une paroi mobile du récipient, comme indiqué sur la figure. Dans le récipient rempli d’eau se trouve une feuille de métal carrée. La base de la feuille est attachée au fond du récipient, ce qui maintien la feuille orientée verticalement. L’eau pousse la feuille lorsque la paroi mobile du récipient est déplacée. Lorsqu’une force 𝐹 pousse la paroi mobile dans la direction indiquée sur la figure, comment la variation de la pression d’eau sur le côté de la feuille faisant face à la paroi mobile se compare-t-elle à la variation de la pression d’eau sur le côté de la feuille faisant face au sens opposé au mur mobile?

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Transcription de la vidéo

L’eau dans un récipient est poussée horizontalement par une paroi mobile du récipient, comme indiqué sur la figure. Dans le récipient rempli d’eau se trouve une feuille de métal carrée. La base de la feuille est attachée au fond du récipient, ce qui maintien la feuille orientée verticalement. L’eau pousse la feuille lorsque la paroi mobile du récipient est déplacée. Lorsqu’une force 𝐹 pousse la paroi mobile dans la direction indiquée sur la figure, comment la variation de la pression d’eau sur le côté de la feuille faisant face à la paroi mobile se compare-t-elle à la variation de la pression d’eau sur le côté de la feuille faisant face au sens opposé au mur mobile? (A) La pression d’eau sur chaque face de la feuille varie de manière égale. (B) La pression d’eau sur la face de la feuille faisant face à la paroi mobile augmente plus que la pression d’eau sur la face opposée de la feuille. (C) La pression d’eau sur la face de la feuille faisant face à la paroi mobile augmente moins que la pression d’eau sur la face opposée de la feuille.

Dans cette question, on nous montre la figure d’un récipient rempli d’eau et avec une paroi mobile. Dans l’eau, il y a une feuille qui se tient verticalement, comme le montre la figure, avec la base de cette feuille attachée au fond du récipient. On nous demande d’établir ce qui arriverait à la pression de chaque côté de la feuille quand une force, 𝐹, pousse sur la paroi mobile, ce qui rend la partie du récipient d’eau plus petite.

Rappelons-nous quelques informations sur la façon dont les fluides exercent une pression, puis essayons de comprendre ce qui se passerait dans ce scénario. Tout d’abord, rappelons le principe de Pascal. Le principe de Pascal stipule qu’en un point d’un fluide, la pression exercée par le fluide en ce point sera égale dans toutes les directions. Un autre fait important à retenir est que la pression exercée en deux points à la même profondeur est égale. Cela signifie que la pression exercée par un fluide est uniforme sur des plans parallèles à la surface et que la pression dépend uniquement de la profondeur que nous mesurons.

Il est également utile de se rappeler que la pression 𝑃 exercée sur une aire 𝐴 est égale à la force exercée 𝐹 divisée par cette aire. La force dans ce cas est due au poids du fluide au-dessus du point que nous mesurons. Alors, regardons le scénario qui nous a été donné à nouveau et déterminons ce qui se passe. Lorsque la paroi mobile est poussée avec la force 𝐹, le volume contenant de l’eau diminue et fait augmenter la hauteur de l’eau, car le seul espace disponible est au-dessus. Cela entraînera une augmentation de la pression sur la plaque car il y aura une colonne plus grande d’eau directement au-dessus.

Dans cette question, on doit comparer cette augmentation de pression de chaque côté de la plaque. Si nous appliquons les principes que nous connaissons sur la pression exercée par les fluides, nous pouvons répondre à cette question. Nous savons que deux points à la même profondeur dans un fluide subiront la même pression. Nous pouvons également voir que chaque côté de la plaque est à la même hauteur car elle est orientée verticalement avec la base attachée au fond du récipient. La pression ressentie par chaque côté sera égale, ce qui signifie que lorsque la paroi se déplace, la pression de chaque côté restera égale en augmentant au même rythme. En effet, lorsque la paroi se déplace, seulement la hauteur de la surface de l’eau change, ce qui augmente la profondeur de la feuille.

Par conséquent, l’option (A), la pression d’eau sur chaque face de la feuille, change de manière égale, est la bonne réponse.

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