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Chapitre 5

Influence pression sur les corps/surfaces (partie 1/2)

Lecture : 18 minQuiz de 10 questions

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - Identifier et classer les surfaces usuelles, inclinées et gauches rencontrées en mécanique des fluides. - Appliquer la loi de la pression hydrostatique pour déterminer la force résultante exercée par un fluide au repos sur toute surface immergée. - Localiser le centre de pression et en déduire le moment de la force par rapport à un axe donné. - Réaliser un dimensionnement simple d’ouvrages hydrauliques (réservoir, porte de barrage, coque) en tenant compte des contraintes de pression. - Utiliser les normes de sécurité et d’hygiène applicables aux interventions sur des ouvrages soumis à la pression des fluides (port d’EPI, vérification des étanchéités, consignes de vidange). **Prérequis** : - Notions de base en statique des fluides (pression, densité, poids spécifique). - Maîtrise du calcul intégral simple (intégrale d’une fonction linéaire sur un intervalle). - Connaissance des unités du Système International (Pa, N, m³, kg). - Lecture de plans techniques et interprétation de cotes d’élévation. --- ## Introduction contextualisée Au Cameroun, de nombreux ouvrages hydrauliques (barrages de Lagdo, réservoirs d’eau potable de Yaoundé, stations de traitement d’eau de Douale) sont soumis à des pressions hydrostatiques qui génèrent des forces considérables sur leurs parois. La conception sûre de ces ouvrages repose sur la capacité à prévoir la répartition de la pression, la résultante globale et son point d’application. Ce chapitre présente, de façon progressive, les méthodes de calcul pour trois familles de surfaces : les surfaces usuelles (plans simples), les surfaces inclinées (plans non horizontaux) et les surfaces gauches (formes complexes, non symétriques). Chaque leçon s’appuie sur des exemples tirés de la pratique camerounaise (réservoir en béton, vanne de décharge inclinée, coque de péniche sur le fleuve Sanaga) afin de rendre les notions immédiatement opérationnelles pour l’élève technicien. --- ## I. Les surfaces usuelles ### Définition et classification Une **surface usuelle** est une surface plane dont l’orientation est connue par rapport à la verticale : verticale, horizontale ou inclinée de façon constante. On distingue : - **Surface plane verticale** (paroi d’un réservoir, cloison d’un bassin). - **Surface plane horizontale** (fond d’un réservoir, dalle d’un radier). - **Surface plane inclinée** (plan à angle constant α par rapport à l’horizontale). ### Principe de la pression hydrostatique Dans un fluide au repos, la pression en un point dépend uniquement de la profondeur : \[ p = p_0 + \rho g h \] où : - \(p_0\) : pression à la surface libre (souvent atmosphérique, 0 Pa en pression relative), - \(\rho\) : masse volumique du fluide (kg·m⁻³), - \(g\) : accélération de la gravité (9,81 m·s⁻²), - \(h\) : profondeur verticale sous la surface libre (m). > **>** La pression varie linéairement avec la profondeur ; elle est indépendante de la forme du contenant. ### Force résultante sur une surface plane La force élémentaire sur un élément d'aire \(dA\) est \(dF = p\,dA\). En intégrant sur toute la surface : \[ F = \int_A p\,dA = \rho g \int_A h\,dA + p_0 A \] Le terme \(\displaystyle \int_A h\,dA\) définit le **moment statique** de la surface par rapport à la surface libre. On introduit la **profondeur du centre de gravité** \(h_G\) : \[ \int_A h\,dA = h_G A \] Ainsi, la résultante s’écrit : \[ \boxed{F = \rho g h_G A + p_0 A} \] > **>** Pour une pression relative (\(p_0 = 0\)), \(F = \rho g h_G A\). ### Centre de pression Le centre de pression \(P\) est le point d’application de la résultante telle que le moment de \(F\) autour de tout axe dans le plan de la surface soit équivalent au moment de la répartition de pression. Son éloignement par rapport au centre de gravité \(G\) se calcule par : \[ y_P = y_G + \frac{I_{Gx}}{y_G A} \] où \(I_{Gx}\) est le moment d’inertie de la surface par rapport à l’axe passant par \(G\) et parallèle à l’axe \(x\) (dans le plan de la surface). ### Exemple chiffré : réservoir d’eau potable à Yaoundé Un réservoir cylindrique de rayon \(R = 2,0\) m et hauteur totale \(H = 4,0\) m est rempli d’eau (\(\rho = 1000\) kg·m⁻³) jusqu’à une hauteur \(h = 3,5\) m. On veut la force sur la paroi verticale inférieure (de hauteur \(h\) et largeur égale au diamètre \(2R\)). 1. **Surface** : \(A = (2R) \times h = 4,0 \times 3,5 = 14,0\) m². 2. **Profondeur du centre de gravité** (pour un rectangle vertical) : \(h_G = h/2 = 1,75\) m. 3. **Force** : \[ F = \rho g h_G A = 1000 \times 9,81 \times 1,75 \times 14,0 = 2,40 \times 10^{5}\ \text{N} \approx 240\ \text{kN} \] 4. **Moment d’inertie** du rectangle par rapport à son axe horizontal passant par \(G\) : \[ I_{Gx} = \frac{b h^{3}}{12} = \frac{4,0 \times (3,5)^{3}}{12} = 14,29\ \text{m}^{4} \] 5. **Distance du centre de pression** sous le centre de gravité : \[ y_P - y_G = \frac{I_{Gx}}{y_G A} = \frac{14,29}{1,75 \times 14,0} = 0,58\ \text{m} \] Ainsi, le centre de pression se situe à \(h_P = h_G + 0,58 = 2,33\) m sous la surface libre. > **>** Dans un réservoir, le centre de pression est toujours situé sous le centre de gravité de la surface immergée. ### Tableau récapitulatif – surfaces usuelles | Type de surface | Formule de la résultante \(F\) (pression relative) | Position du centre de pression | |-----------------|-----------------------------------------------------|--------------------------------| | Plane verticale (rectangle) | \(F = \rho g \dfrac{h}{2} (b h)\) | \(y_P = \dfrac{h}{2} + \dfrac{I_G}{y_G A}\) avec \(I_G = \dfrac{b h^3}{12},\; y_G = h/2,\; A = bh\) → \(y_P = \dfrac{2h}{3}\) | | Plane horizontale | \(F = \rho g h A\) (constante) | Centre de pression = centre de la surface | | Plane inclinée (angle α) | \(F = \rho g h_G A\) avec \(h_G = \dfrac{h_1 + h_2}{2}\) | Même principe que verticale, en utilisant la profondeur mesurée suivant la normale à la surface | --- ## II. Les surfaces inclinées ### Définition Une **surface inclinée** est un plan dont l’orientation forme un angle constant \(\alpha\) avec l’horizontale (ou avec la verticale). Elle apparaît fréquemment dans les vannes de décharge, les écluses inclinées ou les rampes de débordement des barrages. ### Décomposition de la pression La pression dépend toujours de la profondeur verticale \(h\). Sur un élément d'aire \(dA\) situé à une profondeur \(h\), la force normale au plan est : \[ dF_n = p\,dA = \rho g h\,dA \] La composante de cette force suivant la normale au plan reste la même, car la pression est scalaire. Ce qui change, c’est la projection de l’aire sur un plan horizontal lorsqu’on calcule le moment statique. ### Résultant et centre de pression En projetant la surface sur un plan horizontal, on obtient une aire équivalente \(A_{eq} = A \cos\alpha\). La profondeur du centre de gravité projetée est : \[ h_{G,eq} = \frac{\displaystyle\int_A h \cos\alpha\,dA}{A\cos\alpha}= \frac{\displaystyle\int_A h\,dA}{A}=h_G \] Ainsi, la résultante garde la même expression que pour une surface verticale : \[ \boxed{F = \rho g h_G A} \] Le centre de pression, cependant, se déplace le long de la normale au plan selon : \[ y_P = y_G + \frac{I_{Gx}}{y_G A}\cos^{2}\alpha \] où \(I_{Gx}\) est le moment d’inertie de la surface par rapport à son axe horizontal dans le plan de la surface. > **>** L’inclinaison réduit l’effet du moment d’inertie sur le déplacement du centre de pression par le facteur \(\cos^{2}\alpha\). ### Exemple chiffré : porte d’évacuation inclinée d’un barrage (Barrage de Lagdo) Une porte rectangulaire de largeur \(b = 3,0\) m et hauteur \(h = 2,0\) m est installée sur un barrage, inclinée de \(\alpha = 30^{\circ}\) par rapport à l’horizontale (c’est‑à‑dire \(60^{\circ}\) par rapport à la verticale). Le réservoir est rempli d’eau jusqu’à une profondeur \(H = 5,0\) m au-dessus du haut de la porte. 1. **Profondeur du haut de la porte** : \(h_{top}= H = 5,0\) m sous la surface libre. 2. **Profondeur du bas de la porte** : la hauteur verticale de la porte est \(h\sin\alpha = 2,0\sin30^{\circ}=1,0\) m, donc \[ h_{bot}= h_{top}+ h\sin\alpha = 5,0 + 1,0 = 6,0\ \text{m} \] 3. **Profondeur du centre de gravité** : \[ h_G = \frac{h_{top}+h_{bot}}{2}= \frac{5,0+6,0}{2}=5,5\ \text{m} \] 4. **Surface** : \(A = b h = 3,0 \times 2,0 = 6,0\) m². 5. **Force** : \[ F = \rho g h_G A = 1000 \times 9,81 \times 5,5 \times 6,0 = 3,24 \times 10^{5}\ \text{N} \approx 324\ \text{kN} \] 6. **Moment d’inertie** du rectangle par rapport à son axe horizontal passant par \(G\) (dans le plan de la porte) : \[ I_{Gx}= \frac{b h^{3}}{12}= \frac{3,0 \times (2,0)^{3}}{12}=2,0\ \text{m}^{4} \] 7. **Déplacement du centre de pression** le long de la normale au plan : \[ \Delta y = \frac{I_{Gx}}{y_G A}\cos^{2}\alpha = \frac{2,0}{5,5 \times 6,0}\times (\cos30^{\circ})^{2} = \frac{2,0}{33,0}\times 0,75 = 0,0606 \times 0,75 = 0,045\ \text{m} \] Le centre de pression se situe donc à une distance \[ \frac{h}{2} + \Delta y = 1,0 + 0,045 = 1,045\ \text{m} \] du haut de la porte, mesuré suivant la normale à la porte (soit environ \(5,5 + 0,045\cos30^{\circ}\approx 5,54\) m sous la surface libre en profondeur verticale). > **>** Même pour une porte fortement inclinée, le déplacement du centre de pression reste faible (quelques centimètres) lorsque la surface est relativement petite comparée à la profondeur d’immersion. ### Tableau récapitulatif – surfaces inclinées | Paramètre | Expression | Remarque | |-----------|------------|----------| | Résultante | \(F = \rho g h_G A\) | identique à la verticale | | Centre de pression (distance le long de la normale) | \(y_P = y_G + \dfrac{I_{Gx}}{y_G A}\cos^{2}\alpha\) | \(\cos^{2}\alpha\) réduit l’effet du moment d’inertie | | Profondeur du centre de gravité | \(h_G = \dfrac{1}{A}\int_A h\,dA\) | calculée par intégration de la profondeur verticale | --- ## III. Les surfaces gauches ### Définition Une **surface gauche** est une surface immergée qui n’est ni plane ni possédant une symétrie simple (ex. : coque de bateau, revêtement d’un canal partiellement rempli, surface d’un filtre à sable). Sa description nécessite une paramétrisation ou une discrétisation en éléments d’aire \(dA\) dont l’orientation et la profondeur varient d’un point à l’autre. ### Méthode de sommation des éléments d’aire La force élémentaire reste \(dF = p\,dA = \rho g h\,dA\). La résultante s’obtient par intégration sur toute la surface : \[ \boxed{F = \rho g \int_A h\,dA} \] Le terme \(\displaystyle \int_A h\,dA\) est le **premier moment statique** de la surface par rapport à la surface libre. On définit le **centre de pression** comme le point où la résultante doit être appliquée pour produire le même moment que la distribution de pression : \[ \mathbf{r}_P = \frac{\displaystyle\int_A h\,\mathbf{r}\,dA}{\displaystyle\int_A h\,dA} \] où \(\mathbf{r}\) est le vecteur position du point considéré dans le plan de la surface. En pratique, on procède par : 1. **Discrétisation** de la surface en petites aires \(\Delta A_i\) (triangles ou rectangles). 2. **Calcul** de la profondeur \(h_i\) au centre de chaque élément. 3. **Somme** des contributions : \(F \approx \rho g \sum h_i \Delta A_i\). 4. **Calcul** du centre de pression par la moyenne pondérée : \[ x_P \approx \frac{\sum h_i x_i \Delta A_i}{\sum h_i \Delta A_i},\qquad y_P \approx \frac{\sum h_i y_i \Delta A_i}{\sum h_i \Delta A_i} \] > **>** La précision augmente avec la finesse du maillage ; en pratique, un maillage de 10 × 10 éléments suffit pour une erreur < 2 % sur des formes simples. ### Exemple chiffré : coque d’une péniche sur le fleuve Sanaga On considère la partie immergée d’une péniche de forme approximativement elliptique, avec demi‑axe horizontal \(a = 1,5\) m (largeur/2) et demi‑axe vertical \(b = 0,8\) m (tirant d’eau). La coque est immergée jusqu’à la ligne de flottaison située à \(h = 0,6\) m sous la surface libre (c’est‑à‑dire que le point le plus bas de la coque est à \(h_{max}= h + b = 1,4\) m). On veut la force totale exercée par l’eau sur la coque immergée (supposée symétrique par rapport au plan longitudinal, on calcule donc la moitié et on double). **Paramétrisation** de l’ellipse (x, y) : \[ x = a \cos\theta,\quad y = b \sin\theta,\qquad \theta \in [0,\pi] \] La profondeur d’un point est \(h(\theta) = h + y(\theta) = h + b \sin\theta\). L’élément d’aire d’un demi‑ellipse est \(dA = \frac{1}{2}ab\,d\theta\) (en utilisant la formule de l’aire d’un secteur elliptique). **Force** : \[ F = 2 \rho g \int_{0}^{\pi} \bigl[h + b \sin\theta\bigr] \left(\frac{1}{2}ab\right)d\theta = \rho g ab \int_{0}^{\pi} \bigl[h + b \sin\theta\bigr] d\theta \] \[ \int_{0}^{\pi} h\,d\theta = h\pi,\qquad \int_{0}^{\pi} b \sin\theta\,d\theta = 2b \] Donc \[ F = \rho g ab \bigl(h\pi + 2b\bigr) \] En remplaçant les valeurs : \(\rho = 1000\) kg·m⁻³, \(g = 9,81\) m·s⁻², \(a = 1,5\) m, \(b = 0,8\) m, \(h = 0,6\) m : \[ \begin{aligned} F &= 1000 \times 9,81 \times (1,5)(0,8) \bigl[0,6\pi + 2(0,8)\bigr] \\ &= 1000 \times 9,81 \times 1,2 \bigl[1,884 + 1,6\bigr] \\ &= 11\,772 \times 3,484 \\ &\approx 41\,000\ \text{N} \approx 41\ \text{kN} \end{aligned} \] **Centre de pression** (coordonnée verticale, car symétrie horizontale) : \[ y_P = \frac{\displaystyle\int_A h\,y\,dA}{\displaystyle\int_A h\,dA} \] En utilisant la même paramétrisation, on obtient après intégration : \[ y_P = h + \frac{4b}{3\pi} \] Numériquement : \[ y_P = 0,6 + \frac{4 \times 0,8}{3\pi}=0,6 + \frac{3,2}{9,424}=0,6+0,34=0,94\ \text{m} \] Ainsi, le centre de pression se situe à environ 0,94 m sous la surface libre, soit légèrement au-dessus du milieu de la coque (0,8 m). > **>** Pour une forme convexe, le centre de pression se trouve toujours entre le centre de gravité et le point le plus profond de la surface. ### Tableau récapitulatif – surfaces gauches | Étape | Action | Formule / remarque | |-------|--------|--------------------| | 1 | Discrétiser la surface en éléments \(\Delta A_i\) | choisir triangles ou rectangles | | 2 | Déterminer la profondeur \(h_i\) de chaque élément | \(h_i = h_{surface} + z_i\) (z verticale) | | 3 | Sommation des forces | \(F \approx \rho g \sum h_i \Delta A_i\) | | 4 | Localiser le centre de pression | \(x_P \approx \frac{\sum h_i x_i \Delta A_i}{\sum h_i \Delta A_i}\) (idem pour y) | | 5 | Vérifier la convergence | augmenter le nombre d’éléments jusqu’à variation < 1 % | --- ## Synthèse du chapitre (mini‑fiche de révision) - **Principe de base** : \(p = \rho g h\) (pression hydrostatique). - **Résultante sur toute surface immergée** : \(F = \rho g \displaystyle\int_A h\,dA = \rho g h_G A\). - **Centre de pression** : point où la résultante doit être appliquée pour reproduire le moment de la distribution de pression. - **Surfaces usuelles (planes)** : - Formule simple \(F = \rho g h_G A\). - Déplacement du centre de pression : \(\displaystyle y_P = y_G + \frac{I_{Gx}}{y_G A}\). - **Surfaces inclinées** : même résultante, mais le facteur \(\cos^{2}\alpha\) réduit l’effet du moment d’inertie sur le déplacement du centre de pression. - **Surfaces gauches** : nécessitent une intégration (ou sommation numérique) de \(h\,dA\); le centre de pression s’obtient par moyenne pondérée des coordonnées. - **Applications camerounaises** : réservoirs d’eau potable, vannes de barrage inclinées, coques de péniches sur le Sanaga. - **Sécurité** : vérifier l’étanchéité, porter des EPI (casque, gants, bottes), respecter les consignes de vidange et de dépressurisation avant toute intervention. --- ## Glossaire (10 termes) | Terme | Définition | |-------|------------| | Pression hydrostatique | Pression exercée par un fluide au repos, fonction uniquement de la profondeur : \(p = \rho g h\). | | Résultante de pression | Force nette exercée par la pression sur une surface immergée, égale au poids du fluide du volume projeté. | | Centre de gravité d’une surface (h_G) | Profondeur moyenne de la surface, définie par \(h_G = \frac{1}{A}\int_A h\,dA\). | | Centre de pression | Point d’application de la résultante tel que son moment autour de tout axe dans la surface équivaut au moment de la distribution de pression. | | Moment d’inertie de surface (I_Gx) | \(\displaystyle I_{Gx}= \int_A (y-y_G)^2\,dA\), mesure de la répartition de l’aire autour de l’axe passant par le centre de gravité. | | Surface usuelle | Surface plane d’orientation connue (verticale, horizontale ou inclinée constante). | | Surface inclinée | Plane formant un angle constant \(\alpha\) avec l’horizontale (ou la verticale). | | Surface gauche | Surface immergée non plane, de forme complexe, nécessitant une intégration pour déterminer la résultante et le centre de pression. | | Premiers moment statique | \(\displaystyle \int_A h\,dA\), utilisé pour calculer la résultante de pression sur une surface quelconque. | | Maillage (discrétisation) | Division d’une surface en petits éléments (triangles, rectangles) pour effectuer une intégration numérique. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Réservoir de traitement d’eau (Douala) Un réservoir rectangulaire de dimensions \(L = 5,0\) m (longueur), \(l = 3,0\) m (largeur) et hauteur totale \(H = 4,0\) m est rempli d’eau jusqu’à une hauteur \(h = 3,2\) m. 1. Calculer la force exercée par l’eau sur la paroi verticale de côté \(L\). 2. Déterminer la profondeur du centre de pression sur cette paroi. **Corrigé** 1. **Surface de la paroi** : \(A = L \times h = 5,0 \times 3,2 = 16,0\) m². **Profondeur du centre de gravité** (rectangle vertical) : \(h_G = h/2 = 1,6\) m. **Force** : \[ F = \rho g h_G A = 1000 \times 9,81 \times 1,6 \times 16,0 = 2,51 \times 10^{5}\ \text{N} \approx 251\ \text{kN} \] 2. **Moment d’inertie** du rectangle par rapport à son axe horizontal passant par \(G\) : \[ I_{Gx}= \frac{L h^{3}}{12}= \frac{5,0 \times (3,2)^{3}}{12}= \frac{5,0 \times 32,77}{12}=13,65\ \text{m}^{4} \] **Déplacement du centre de pression** : \[ \Delta y = \frac{I_{Gx}}{y_G A}= \frac{13,65}{1,6 \times 16,0}= \frac{13,65}{25,6}=0,533\ \text{m} \] **Profondeur du centre de pression** : \[ h_P = h_G + \Delta y = 1,6 + 0,533 = 2,13\ \text{m} \] > **Réponse** : \(F \approx 251\) kN agissant à 2,13 m sous la surface libre. --- ### Exercice 2 – Vanne inclinée d’un petit barrage (Bamenda) Une vanne rectangulaire de largeur \(b = 2,0\) m et hauteur \(h = 1,5\) m est installée sur un barrage, inclinée de \(\alpha = 45^{\circ}\) par rapport à l’horizontale. Le niveau d’eau en amont est à 4,0 m au-dessus du haut de la vanne. 1. Calculer la force résultante de l’eau sur la vanne. 2. Localiser le centre de pression mesuré le long de la normale à la vanne, à partir du haut de la vanne. **Corrigé** 1. **Profondeur du haut de la vanne** : \(h_{top}= 4,0\) m. **Profondeur du bas** : \(h_{bot}= h_{top}+ h \sin\alpha = 4,0 + 1,5\sin45^{\circ}=4,0+1,5\times0,707=4,0+1,06=5,06\) m. **Profondeur du centre de gravité** : \[ h_G = \frac{h_{top}+h_{bot}}{2}= \frac{4,0+5,06}{2}=4,53\ \text{m} \] **Surface** : \(A = b h = 2,0 \times 1,5 = 3,0\) m². **Force** : \[ F = \rho g h_G A = 1000 \times 9,81 \times 4,53 \times 3,0 = 1,33 \times 10^{5}\ \text{N} \approx 133\ \text{kN} \] 2. **Moment d’inertie** du rectangle par rapport à son axe horizontal passant par \(G\) (dans le plan de la vanne) : \[ I_{Gx}= \frac{b h^{3}}{12}= \frac{2,0 \times (1,5)^{3}}{12}= \frac{2,0 \times 3,375}{12}=0,5625\ \text{m}^{4} \] **Facteur d’inclinaison** : \(\cos^{2}\alpha = (\cos45^{\circ})^{2}= (0,707)^{2}=0,5\). **Déplacement du centre de pression** le long de la normale : \[ \Delta y = \frac{I_{Gx}}{y_G A}\cos^{2}\alpha = \frac{0,5625}{4,53 \times 3,0}\times 0,5 = \frac{0,5625}{13,59}\times 0,5 =0,0414 \times 0,5 =0,0207\ \text{m} \] **Distance du haut de la vanne au centre de pression** : \[ d = \frac{h}{2} + \Delta y = \frac{1,5}{2}+0,0207 =0,75+0,0207=0,7707\ \text{m} \] > **Réponse** : \(F \approx 133\) kN agissant à environ 0,77 m du haut de la vanne suivant la normale à la surface. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de bonne pratique / sécurité | |----|------------------|-------------|------------------------------------| | 1 | Confondre **profondeur** \(h\) avec **distance le long de la surface** lors du calcul de \(h_G\). | Sous‑ ou sur‑estimation de la résultante (erreur jusqu’à 30 %). | Toujours mesurer la profondeur **verticale** depuis la surface libre, indépendamment de l’orientation de la surface. | | 2 | Oublier le terme \(p_0 A\) quand la pression atmosphérique n’est pas nulle (ex. : réservoir sous pression). | Résultante sous‑estimée, risque de sous‑dimensionnement des fixations. | Vérifier si le fluide est sous pression ; si oui, ajouter \(p_0 A\) à la formule de la résultante. | | 3 | Utiliser le moment d’inertie d’une surface plane pour une surface gauche sans discrétisation. | Résultat irréaliste, centre de pression totalement faux. | Pour toute surface non plane, procéder à une intégration (ou maillage) ; ne jamais appliquer la formule \(y_P = y_G + I_{Gx}/(y_G A)\) directement. | | 4 | Négliger l’effet de l’inclinaison sur le déplacement du centre de pression (omettre \(\cos^{2}\alpha\)). | Surestimation du levier de moment, pouvant conduire à une sur‑conception inutile. | Rappeler que le facteur \(\cos^{2}\alpha\) réduit l’effet du moment d’inertie ; l’appliquer systématiquement pour les surfaces inclinées. | | 5 | Ne pas porter d’EPI lors de la vidange ou de l’inspection d’un ouvrage sous pression (casque, gants, bottes, harnais). | Risque de blessure par projection d’eau ou de débris, voire de chute. | Avant toute intervention, fermer les vannes d’amont, dépressuriser l’ouvrage, vérifier l’absence de résidus de pression, puis porter les EPI appropriés. | | 6 | Utiliser des unités incohérentes (mixage de cm et de m) dans le calcul de \(F\). | Erreur de facteur 10⁻² ou 10², leading to non‑conformité aux normes. | Toujours convertir toutes les longueurs en mètres, les masses en kilogrammes, et vérifier l’homogénéité des unités avant de calculer. | --- *Fin du cours.*

Quiz du chapitre

10 questions — vérifie chaque réponse pour voir l'explication.

  1. 1. Quelle est la définition de la pression exercée par un fluide au repos sur une surface immergée ?
  2. 2. Pour une surface plane immergée dans un fluide homogène au repos, comment s'exprime la résultante de la pression exercée sur cette surface ?
  3. 3. Sur une surface plane inclinée immergée, comment varie la pression hydrostatique le long de la surface ?
  4. 4. Une plaque rectangulaire verticale de largeur 2 m et hauteur 3 m est immergée dans de l'eau (ρ=1000 kg/m³) avec son bord supérieur coïncidant avec la surface libre. Quelle est la valeur approximative de la résultante de la pression hydrostatique agissant sur la plaque ? (g=9,81 m/s²)
  5. 5. Un plan incliné de longueur 4 m et largeur 2 m forme un angle de 30° avec l'horizontale. Son bord supérieur est situé à 1 m sous la surface libre de l'eau (ρ=1000 kg/m³). Quelle est la valeur approximative de la résultante de la pression sur ce plan ? (g=9,81 m/s²)
  6. 6. Une surface cylindrique de rayon 0,5 m et de longueur 2 m est immergée avec son axe horizontal, le haut du cylindre étant à 1 m sous la surface libre de l'eau. Quelle est la composante horizontale approximative de la force de pression exercée sur cette surface courbe ? (ρ=1000 kg/m³, g=9,81 m/s²)
  7. 7. Un triangle vertical de base 2 m située à 3 m de profondeur et de sommet à la surface libre est immergé dans de l'eau. À quelle profondeur approximative se situe le centre de pression par rapport à la surface libre ? (ρ=1000 kg/m³, g=9,81 m/s²)
  8. 8. Une surface courbe formée par un quart de cercle de rayon 0,6 m et de longueur 3 m (perpendiculaire au plan du quart de cercle) est immergée avec son côté droit vertical coïncidant avec la surface libre de l'eau. Quelle est la composante verticale approximative de la force de pression exercée sur cette surface courbe ? (ρ=1000 kg/m³, g=9,81 m/s²)
  9. 9. Une plaque rectangulaire verticale de largeur 1 m et de hauteur 2 m est immergée de telle sorte que son bord supérieur se trouve à 0,5 m sous la surface libre de l'eau. Quelle est la profondeur approximative du centre de pression par rapport à la surface libre ? (ρ=1000 kg/m³, g=9,81 m/s²)
  10. 10. Une plaque inclinée de longueur 3 m forme un angle de 45° avec l'horizontale. Sa largeur varie linéairement de 1 m en haut à 2 m en bas, et son bord supérieur est situé à 0,5 m sous la surface libre de l'eau. Quelle est la valeur approximative de la résultante de la pression hydrostatique agissant sur cette plaque ? (ρ=1000 kg/m³, g=9,81 m/s²)