La fontaine d' Héron a été inventée par Héron d'Alexandrie, un mécanicien qui selon de nombreux historiens aurait vécu au cours du 1er siècle avant JC sous l'empire Romain. Héron d'Alexandrie a conçu de nombreuses machines hydrauliques dont la fontaine d' Héron qui fonctionne grâce au système des vases communicants.
20 décembre 2007
La fontaine d'Héron: quelques détails sur son créateur
La fontaine d' Héron a été inventée par Héron d'Alexandrie, un mécanicien qui selon de nombreux historiens aurait vécu au cours du 1er siècle avant JC sous l'empire Romain. Héron d'Alexandrie a conçu de nombreuses machines hydrauliques dont la fontaine d' Héron qui fonctionne grâce au système des vases communicants.
18 décembre 2007
Les vases communicants : experience
schéma 1.
schéma 2.
A partir de cette expérience, nous avons mis en évidence le principe de fonctionnement des
vases communicants pour2 cas différents dans
le but de prouver que les 2 vases etant remplis du même liquide ont leurs surfaces alignées dans un même plan horizontal (voir article ci-dessous) :
- Expérience avec de l'eau
matériel requis: 2 entonnoirs, 1 tuyau souple, 1 robinet, un petit volume d'eau.
1ère Partie
On verse de l'eau dans un des deux entonnoirs placés à même hauteur en ayant pris soin de bien fermer le robinet au milieu du tuyau reliant les 2 entonnoirs, de façon à bloquer l'eau à ce niveau. Ensuite, on verse un autre volume d'eau dans le 2ème entonnoir ce volume est plus petit que le précédent. Une fois ayant obtenu 2 entonnoirs contenant de l'eau avec un volume différent, on ouvre le robinet.
Observations: le niveau de l'eau s'équilibre, on a le même volume d'eau dans chaque entonnoir et leur surface se situent dans un même plan horizontal. Les niveaux se sont équilibrés car la pression au robinet de l'entonnoir contenant plus d'eau est plus forte que l'autre et a ainsi poussé l'eau ayant une pression plus faible. (schéma ci-contre schéma 1.)
2ème Partie
En gardant le même dispositif avec l'équilibre des niveaux de l'eau dans les entonnoirs, on surélève à présent l'un des deux entonnoirs.
Observations: Le volume d'eau dans chaque entonnoir n'est plus le même mais les surfaces sont tout de même toujours alignées dans un même plan horizontal. ( schéma 2. Volume d'eau plus grand dans A que dans B mais surface A alignée à surface B).
Cette expérience qui s'est déroulée sous 2 parties démontre bien le principe physique des vases communicants.
Les Vases Communicants
Schéma ci dessous: vases communicants munis d'un système de siphon
En physique, les vases communicants sont des vases qui communiquent entre eux par des tubes ou des ouvertures, et qui servent à l'étude de l'équilibre des liquides.
Si des vases communicants contiennent un même liquide en équilibre alors ils comportent le même volume de liquide et les surfaces de ces liquides sont dans un même plan horizontal.
Vidéo mettant en évidence le principe des vases communicants (lien externe) :http://fr.video.yahoo.com/video/play?vid=637774
La Pression Hydrostatique
Comment ça fonctionne ?
Principe de la pression hydrostatique
Comme le montre l'article ci-dessous la pression hydrostatique augmente avec la profondeur.
Formule générale de la pression hydrostatique pour l'eau et tous les liquides:
p = g . m/V . h
soit: p désigne la pression hydrostatique (Pa ou N/m²)
g désigne la gravité(intensité de la pesanteur) (N/kg)
m/V désigne la masse volumique du liquide(kg/m cube)
h désigne la profondeur (m)
La formule démontre bien que la pression hydrostatique augmente avec la profondeur, à noter également qu'elle varie selon les liquides et leur masse volumique ( par exemple, dans le mercure qui a une masse volumique bien supérieure à celle de l'eau, la pression hydrostatique est plus grande). Pour l'intensité de la pesanteur (la gravité) on prend conventionnellement sa valeur approximative de 9.81N/kg.
Principe de la pression hydrostatique
Comme le montre l'article ci-dessous la pression hydrostatique augmente avec la profondeur.
Formule générale de la pression hydrostatique pour l'eau et tous les liquides:
p = g . m/V . h
soit: p désigne la pression hydrostatique (Pa ou N/m²)
g désigne la gravité(intensité de la pesanteur) (N/kg)
m/V désigne la masse volumique du liquide(kg/m cube)
h désigne la profondeur (m)
La formule démontre bien que la pression hydrostatique augmente avec la profondeur, à noter également qu'elle varie selon les liquides et leur masse volumique ( par exemple, dans le mercure qui a une masse volumique bien supérieure à celle de l'eau, la pression hydrostatique est plus grande). Pour l'intensité de la pesanteur (la gravité) on prend conventionnellement sa valeur approximative de 9.81N/kg.
La Pression Hydrostatique
Qu'est-ce que c'est ?
La pression hydrostatique est la pression qu'exerce l'eau (ou un fluide) sur la surface d'un corps immergé.
Prenons comme corps immergé un plongeur (la pression hydrostatique etant un principe important à comprendre et à exploiter pour les plongeurs sous-marins).
La pression de l'eau qui s'exercera sur lui augmentera selon la profondeur (et donnera la pression hydrostatique), alors que nous sommes soumis à une pression d'environ 1bar à l'air libre au niveau de la mer(pression atmosphérique), le poids de l'eau au-dessus du plongeur immergé soumet celui-ci à une pression additionnelle d'environ 1 bar tous les 10 mètres (pression hydrostatique).
En effet, lorsque le plongeur se situra à 30mètres de profondeur il subira alors une pression absolue de 4bars (1+3) (pression absolue= pression atmosphérique+pression hydrostatique).
La pression hydrostatique est la pression qu'exerce l'eau (ou un fluide) sur la surface d'un corps immergé.
Prenons comme corps immergé un plongeur (la pression hydrostatique etant un principe important à comprendre et à exploiter pour les plongeurs sous-marins).
La pression de l'eau qui s'exercera sur lui augmentera selon la profondeur (et donnera la pression hydrostatique), alors que nous sommes soumis à une pression d'environ 1bar à l'air libre au niveau de la mer(pression atmosphérique), le poids de l'eau au-dessus du plongeur immergé soumet celui-ci à une pression additionnelle d'environ 1 bar tous les 10 mètres (pression hydrostatique).
En effet, lorsque le plongeur se situra à 30mètres de profondeur il subira alors une pression absolue de 4bars (1+3) (pression absolue= pression atmosphérique+pression hydrostatique).
7 décembre 2007
Qu'est-ce que la pression de l'eau ?
Définition simplifiée de la pression de l'eau : Force exercée par l’eau du fait de sa circulation du haut vers le bas.
La pression de l'eau varie avec la profondeur : la pression de l'eau est donc d'autant plus forte que la profondeur est grande.
La loi permettant de calculer la pression de l'eau est différente à celle utilisée pour l'air. En effet, contrairement à l'air, l'eau est incompressible (enfin, elle l'est mais très peu).
Pour le prouver: experience : remplissez successivement une seringue sans aiguille d'air et d'eau; vous constaterez qu'il est bien plus difficile de pousser le piston de la seringue lorsque celle-ci est remplie d'eau.
La pression de l'eau (et des liquides en général) n'est donc quasiment pas reliée au volume (ni à la température, ni à la direction), mais à la profondeur (effet de la gravité sur le fluide, notion qui débouche sur la pression hydrostatique, article ci-dessus).
rappel: formule de la pression en général : P=F/S (P=pression en Pascal, F=force en Newton, S= aire de la surface en mètre carré) Ainsi, la pression peut être exprimée en Pascal ou en Newton par m².
La pression de l'eau varie avec la profondeur : la pression de l'eau est donc d'autant plus forte que la profondeur est grande.
La loi permettant de calculer la pression de l'eau est différente à celle utilisée pour l'air. En effet, contrairement à l'air, l'eau est incompressible (enfin, elle l'est mais très peu).
Pour le prouver: experience : remplissez successivement une seringue sans aiguille d'air et d'eau; vous constaterez qu'il est bien plus difficile de pousser le piston de la seringue lorsque celle-ci est remplie d'eau.
La pression de l'eau (et des liquides en général) n'est donc quasiment pas reliée au volume (ni à la température, ni à la direction), mais à la profondeur (effet de la gravité sur le fluide, notion qui débouche sur la pression hydrostatique, article ci-dessus).
rappel: formule de la pression en général : P=F/S (P=pression en Pascal, F=force en Newton, S= aire de la surface en mètre carré) Ainsi, la pression peut être exprimée en Pascal ou en Newton par m².
Fontionnement d'un aqueduc moderne
Pour franchir les reliefs, les aqueducs modernes utilisent beaucoup les systèmes de pompes de façon à mettre l'eau en surpression et ainsi d'envoyer l'eau à une altitude supérieure de celle ou elle est captée, donc de la propulser dans la conduite et de passer les collines.
(exemple: l'aqueduc de Los Angeles ci-contre)
(exemple: l'aqueduc de Los Angeles ci-contre)
(photo : source Wikipedia)
Le fonctionnement d'un aqueduc au temps des Romains
Les anciens aqueducs (romains pour la plupart et créés il y a environ 2200 ans) n'utilisaient que la simple force de la gravitation pour acheminer l'eau.
Conséquemment les aqueducs devaient être construits sur une légère pente.
Principal inconvénient : passer les reliefs
Les romains contournaient alors les reliefs comme ils le pouvaient ou construisaient des tunnels mais cela restait tout de même plutôt rare.
Malgré les nombreux vestiges d'aqueducs construits en hauteur par les romains et bien conservés tel le Pont Du Gard (ci- contre) , la majorité des trajets de l'eau était souterraine.
Les Romains qui possédaient une grande expérience en matière de construction de batiments manquaient tout de même de précisions physiques pour réussir à passer le principal inconvénient de leurs aqueducs.
Conséquemment les aqueducs devaient être construits sur une légère pente.
Principal inconvénient : passer les reliefs
Les romains contournaient alors les reliefs comme ils le pouvaient ou construisaient des tunnels mais cela restait tout de même plutôt rare.
Malgré les nombreux vestiges d'aqueducs construits en hauteur par les romains et bien conservés tel le Pont Du Gard (ci- contre) , la majorité des trajets de l'eau était souterraine.
Les Romains qui possédaient une grande expérience en matière de construction de batiments manquaient tout de même de précisions physiques pour réussir à passer le principal inconvénient de leurs aqueducs.
6 décembre 2007
Premier sujet à traiter
Premier sujet à traiter du thème: l'eau dans tous ses états
Comment utiliser la "force de l'eau" ? De l'aqueduc Romain à la fontaine d'Héron d'Alexandrie
Les 2 parties suivantes du sujet que nous avons traité regroupent un ensemble de pistes d'investigation pouvant nous aider à traiter le sujet, cet ensemble ne constitue donc pas un protocole expérimental à suivre impérativement.
Nous n'avons donc pas traité le sujet exactement sur le modèle de ces pistes d'investigation mais d'une manière qui s'en rapproche assez.
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