Manuel Concis de Physique

Formules pour les Sections Clés

Hydrodynamique

une branche de la physique qui étudie le mouvement des fluides et leur interaction avec les corps solides et les forces externes (par exemple, la gravité ou la pression)

1. Pression en Mécanique

Définition Générale de la Pression :

Formule de la pression comme le rapport de la force à la surface

p= F S
Que signifie cette formule ?

La pression est la force agissant sur chaque unité de surface. Plus la zone de contact est petite pour la même force, plus la pression créée est élevée. L'unité de mesure est le Pascal (Pa).

Pression Hydrostatique (dans un fluide) :

Formule de la pression du fluide à une profondeur : produit de la densité, de l'accélération due à la gravité et de la profondeur

p=ρ·g·h
Que signifie cette formule ?

Cette pression est créée dans un fluide en raison de son poids. Plus la hauteur de la colonne de fluide est grande, plus la pression est élevée. Elle dépend de la densité de la substance, de l'accélération due à la gravité et de la profondeur du point.

2. Lois de l'Écoulement des Fluides

Débit Volumétrique :

Formule du débit volumétrique de fluide comme le produit de la vitesse d'écoulement et de la surface de la section transversale

Q=v·S
Que signifie cette formule ?

La formule montre quel volume de fluide passe à travers une section transversale par unité de temps. Le débit dépend de la vitesse d'écoulement et de la surface de la section transversale du tuyau. Unités de mesure — m³/s.

Continuité du Flux dans les Sections Rétrécies :

Formule de continuité du flux de fluide dans les sections à section transversale variable

S1·v1 = S2·v2
Que signifie cette formule ?

Si le débit de fluide est conservé, alors à mesure que le tuyau se rétrécit, la vitesse augmente. Cette formule reflète la loi de conservation du volume : ce qui entre, sort.

3. Équation de Bernoulli (pour un fluide idéal)

Bilan Énergétique le Long du Flux :

Formule de Bernoulli : la somme de la pression, de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle dans une section de flux reste constante

p+ ρ·v2 2 +ρ·g·h =const
Que signifie cette formule ?

L'équation de Bernoulli exprime la conservation de l'énergie totale d'un écoulement : la somme de la pression, de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle est conservée le long du courant. Applicable à un fluide idéal (sans viscosité), le flux doit être stationnaire.

Plus la vitesse est élevée — plus la pression est basse, et vice versa. Cet effet est à la base du fonctionnement des avions, des carburateurs et des systèmes hydrauliques.

4. Loi de Pascal

Lorsqu'une pression externe est appliquée à un fluide (ou un gaz) dans un volume fermé, elle est transmise sans diminution dans toutes les directions et à chaque point du volume.

Que signifie cela en pratique ?

Grâce à la loi de Pascal, les presses hydrauliques, les freins, les vérins et d'autres systèmes fonctionnent. Une petite force sur une petite surface peut être transmise comme une grande force sur une grande surface, sans perte de pression.

💡 La loi de Pascal peut également être considérée comme une conséquence de la loi de conservation de l'énergie : la pression ne disparaît pas ou n'apparaît pas arbitrairement, mais est simplement transmise. De plus, elle est valable non seulement pour les liquides mais aussi pour les milieux compressibles — par exemple, les gaz.