Application simple du théorème de Bernoulli

Lévitation d'une balle de ping-pong

On explique ce phénomène par la relation qui existe entre la vitesse d'un fluide à un endroit et sa pression à cet endroit, ce phénomène s’appelle le théorème de Bernoulli. Ce théorème dit que la pression d'un fluide (liquide ou gaz) diminue quand sa vitesse augmente. En quelque sorte, dans un flux d'air qui se déplace rapidement, il se crée une dépression dans laquelle la balle est attirée. Bien sur, la balle est aussi attirée par le sol en raison de sa masse et la force due à la gravitation

2En position verticale, dans un flux d’air, la balle se retrouve en lévitation et se met à bouger autour d’un point d’équilibre. Ce point d’équilibre est la compensation de son poids (P) et des frottements de l'air sur elle (F).

 

 

 

 

 

 

3Lorsqu'on écarte légèrement la balle de sa position d'équilibre avec un doigt (D), on l'éloigne alors de la zone centrale ou la vitesse de l'air est maximale, et ou la dépression est la plus forte. Une nouvelle force est appliquée sur la balle, qui tend à la ramener dans la position centrale (vecteur B).

 

 

 

 

 

 

4Si maintenant on incline légèrement le flux d'air, la balle reste dans le flux, sans tomber. Dans ce cas, la balle est soumise à 3 forces : son poids (P), les frottements de l'air sur elle (F), et une force (B) due à la différence de pression entre l'axe du flux d'air et l'endroit ou se trouve la balle. On peut aller jusqu'à un angle d'inclinaison d'environ 45° avant que la balle ne tomber.

2) Deux feuilles de papier qui se rapprochent : « Le souffle qui aspire »

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Nous avons mis deux feuilles de papier l'une à coté de l'autre et nous avons soufflé entre ces deux feuilles par-dessus. Nous pouvons remarquer que au lieu de s'écarter comme on pourrait l'imaginer, les deux feuilles se rapprochent.

Cette expérience met en évidence quelques conséquences du théorème de Bernoulli, il dit qu’a altitude égale, la pression d'un fluide diminue quand sa vitesse augmente.

Ainsi, lorsqu'on souffle entre les deux feuilles de papier l'air à l'intérieur se met en mouvement, sa vitesse est alors supérieure à la vitesse de l'air à l'extérieur des deux feuilles. La pression de l'air est alors plus faible à l'intérieur qu'à l'extérieur c'est pour cela que les feuilles sont poussées l'une vers l'autre par la pression extérieure. On peut dire qu'il y a alors une dépression entre les deux feuilles.

Le pulvérisateur de parfum

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Lorsqu'on utilise le pulvérisateur on utilise le théorème de Bernoulli. En appuyant sur la poire, on expulse rapidement l'air contenu à l'intérieur de celle-ci. Ainsi, dans le tuyau horizontal l'air est alors animé d'une vitesse V et la pression qui y règne d'après Bernoulli est plus faible que la pression atmosphérique qui règne dans le flacon au dessus du liquide.

Cette dépression fait monter le liquide. Lorsqu'il parvient dans le tube horizontal, le liquide est entraîné par l'air et la forme de l'extrémité du tube horizontal le scinde en gouttelettes plus ou moins fines.

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