Au programme de ce chapitre
- I. Définition de la pression
- II. Calculer une pression
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition La pression p est le quotient de l'intensité d'une force pressante F par l'aire S de la surface sur laquelle elle s'exerce perpendiculairement :
p = F / S
p en pascals (Pa), F en newtons, S en m². 1 Pa = 1 N/m².
p = F / S
p en pascals (Pa), F en newtons, S en m². 1 Pa = 1 N/m².
Un exemple corrigé
Exemple Pour une même force, la pression est d'autant plus grande que la surface est petite : la lame aiguisée d'un couteau, la pointe d'une punaise, un talon aiguille. Inversement, on agrandit la surface pour diminuer la pression : raquettes et skis dans la neige, larges pneus des tracteurs dans les champs, chenilles des engins de chantier.
Lexique
- pression
- force pressante divisée par la surface, en pascals
- pascal (Pa)
- pression d'une force de 1 N sur 1 m²
- force pressante
- force exercée perpendiculairement à une surface
- hectopascal (hPa)
- 100 Pa, unité utilisée en météo
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — la conversion des cm². Pour passer de cm² en m², multiplie par 10-4, pas par 10-2. Exemple : 150 cm² = 0,015 m². Une erreur ici change le résultat d'un facteur 100.
Piège — force et pression. Un poids de 600 N n'est pas une pression de 600 Pa. Il faut toujours diviser par la surface. Et pour une personne debout, additionne la surface des deux semelles en contact avec le sol.
Attention Le piège principal est la conversion des surfaces : 1 cm² = 10-4 m² (0,0001 m²), et non 10-2 m². En effet, 1 m² = 100 cm × 100 cm = 10 000 cm².
L'astuce du prof
Astuce — retenir les conversions. 1 hPa = 100 Pa, 1 kPa = 1 000 Pa, 1 bar = 1 000 hPa = 100 000 Pa. Garde ces trois égalités sous les yeux avant de faire un calcul de pression.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Un coffre de 600 N
Un coffre de poids 600 N est posé sur une surface de 0,20 m². Quelle pression exerce-t-il sur le sol ? Donne la réponse en Pa puis en kPa.
Voir la correction
p = F / S = 600 / 0,20 = 3 000 Pa, soit 3,0 kPa. La force pressante est ici le poids du coffre, perpendiculaire au sol. Comparée à la pression atmosphérique (101 300 Pa), c'est très peu.
Exercice 2 — Talon aiguille et éléphant
Une femme de 60 kg se tient en appui sur un seul talon aiguille de 1,0 cm². Un éléphant de 4 000 kg repose sur ses quatre pattes, chacune de surface 600 cm². Calcule la pression exercée sur le sol dans chaque cas (g = 9,81 N/kg).
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Femme : F = 60 × 9,81 = 588,6 N ; S = 1,0 cm² = 1,0 × 10-4 m² ; p = 588,6 / 1,0 × 10-4 ≈ 5,9 × 106 Pa. Éléphant : F = 4 000 × 9,81 = 39 240 N ; S = 4 × 600 = 2 400 cm² = 0,24 m² ; p = 39 240 / 0,24 ≈ 1,6 × 105 Pa. Le talon exerce environ 36 fois plus de pression que l'éléphant, car la surface est minuscule.