Transcription de la vidéo
Un objet solide tombe dans l’eau. L’eau exerce une pression sur le dessus, la base et les côtés de l’objet. La pression de l’eau sur l’objet est la plus grande sur sa base. Laquelle des réponses suivantes explique le mieux pourquoi ? (A) L’objet tombe et pousse l’eau en dessous. Cette eau exerce une force de réaction sur la base de l’objet. Si l’objet était suspendu dans l’eau, la pression sur sa base serait égale à la pression sur ses autres faces. (B) La pression due au poids de l’eau agit de manière égale dans toutes les directions et augmente avec la profondeur.
Dans cette question, on nous demande de considérer un objet solide qui tombe dans l’eau. On nous dit que la pression exercée sur la base de l’objet est supérieure à la pression sur le dessus et les côtés. Compte tenu de cela, on nous demande de comprendre pourquoi et de choisir l’option qui explique le mieux pourquoi.
Rappelons d’abord le principe de Pascal et trouvons comment nous pouvons l’appliquer à cette situation. Mais comme le principe de Pascal implique la pression, considérons d’abord l’équation de la pression.
La pression 𝑃 sur une aire 𝐴 est égale à la force 𝐹 divisée par cette aire. Le principe de Pascal stipule qu’en tout point d’un fluide, la pression exercée par le fluide en ce point est égale dans toutes les directions. Rappelez-vous également que deux points dans un fluide qui sont à la même profondeur et n’ont aucune force agissant sur eux, à l’exception du poids du fluide, sont à une pression égale. La pression à laquelle ils sont augmente avec la profondeur ; davantage de fluide au-dessus des points signifie davantage de poids exerçant une pression sur eux.
Maintenant, pensons à l’objet solide de notre problème avec le sommet, la base et les côtés. Si nous considérons les faces de l’objet comme une série de points, nous pouvons utiliser le principe de Pascal pour résoudre ce problème.
Les points qui composent le sommet de l’objet, la face à la plus faible profondeur, sont tous à la même hauteur, ils ressentent donc tous la même force. Les points qui composent les côtés de l’objet sont à des hauteurs variables. Et la pression augmente à mesure que les points se rapprochent du bas de l’objet. Ainsi, si nous devions trouver la pression à chaque hauteur et les additionner, nous verrions que les côtés subiraient plus de pression que le sommet car la plupart des côtés sont à une profondeur plus grande que le sommet.
Maintenant, les points qui composent la base de l’objet ont tous la même profondeur, ce qui signifie qu’ils subiront tous la même pression. La base est également à la plus grande profondeur, ce qui signifie que cette face ressentira la plus grande force.
En regardant l’option (B), elle indique que la pression due au poids de l’eau agit de manière égale dans toutes les directions et augmente avec la profondeur. Cela correspond à ce que nous avons trouvé en utilisant le principe de Pascal et à ce que nous savons de la pression des fluides. L’option (B), la pression due au poids de l’eau, agit de manière égale dans toutes les directions et augmente avec la profondeur, est donc la bonne réponse.
