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Section actuelle：La pression est égale à la force divisée par l'aire

Physique

Pression

La même force, une pointe perce et une surface large ne fait rien — divisez la force par l'aire pour voir à quel point l'effet change.

Appuyez sur la tête d'une punaise avec votre doigt et rien ne se passe ; pourtant, la pointe de la punaise pénètre facilement dans le mur. La force que vous avez appliquée était exactement la même — la différence ne réside pas dans sa taille mais dans l'aire. Plus l'aire sur laquelle une force donnée est répartie est petite, plus elle « mord ». Les physiciens ont donné un nom à ce pouvoir de morsure : la pression.

La pression est égale à la force divisée par l'aire

p=FAp = \frac{F}{A}

Ici, FF est la force qui appuie directement sur une surface, en newtons, et AA est l'aire sur laquelle elle s'étend, en mètres carrés. La pression pp se mesure en pascals (Pa) : 1 Pa=1 N/m21\ \mathrm{Pa} = 1\ \mathrm{N/m^2} — un newton réparti sur un mètre carré.

Un pascal est minuscule — même une feuille de papier posée à plat sur une table exerce environ 0,5 Pa — donc les kilopascals (kPa) sont courants : 1 kPa = 1000 Pa. La pression atmosphérique standard est d'environ 100 kPa, le poids d'environ 10 tonnes qui appuie sur chaque mètre carré — pas étonnant qu'une ventouse demande un vrai effort musculaire pour la décoller. Ce que sont les forces et comment elles se combinent est la base posée dans force et lois de Newton.

Maîtres de la pression dans la vie quotidienne

  • La punaise : la force de votre doigt est concentrée sur un point minuscule, une aire si petite que la pression est multipliée par des dizaines de milliers ;
  • Les raquettes à neige : le même truc fonctionne à l'envers — répartissez la force sur une grande semelle et la pression diminue jusqu'à ce que la neige puisse la supporter, donc vous ne vous enfoncez plus ;
  • Les larges bretelles de sac à dos : une bretelle large répartit le poids du sac pour que vos épaules restent confortables ; une corde fine avec le même poids laisse des marques rouges sur elles ;
  • Les lames de couteau : plus le fil est fin, plus la coupe est facile — la même règle de petite aire, grande pression.

Essayez le calcul

Raquettes ou baskets ?

Un élève de 50 kg a un poids d'environ 50×9,8=49050 \times 9,8 = 490 N (arrondissons à 500 N pour simplifier le calcul). Des semelles ordinaires touchent la neige sur environ 0,05 m20,05\ \mathrm{m^2}, ce qui donne une pression d'environ 500÷0,05=10000500 \div 0,05 = 10000 Pa. En passant à des raquettes avec 5 fois la surface de contact, la pression tombe à environ 10000÷5=200010000 \div 5 = 2000 Pa — même force, répartie sur une grande surface, pas d'enfoncement. Comment le poids lui-même est calculé est traité en détail dans gravité et chute libre.

Corde ou sangle ?

Un sac à dos de 6 kg pèse environ 60 N. Une corde fine de 1 cm de large reposant sur 30 cm d'épaule a une aire de contact d'environ 0,003 m20,003\ \mathrm{m^2}, donc la pression est de 60÷0,003=2000060 \div 0,003 = 20000 Pa. Une sangle de 5 cm de large couvre environ 0,015 m20,015\ \mathrm{m^2}, et la pression tombe à 60÷0,015=400060 \div 0,015 = 4000 Pa. Cinq fois plus large, cinq fois plus doux — il n'y a pas une seule corde fine sur un sac à dos, et c'est cette division qui explique pourquoi.

Vérifiez vos connaissances

Quiz rapide

0 / 3 correct0 / 3 correct

  1. 1. Une pression de 10000 Pa correspond à quelle force sur chaque mètre carré ?

  2. 2. Quand la même personne met des raquettes, que devient la pression sur la neige ?

  3. 3. Pourquoi la pointe d'une punaise perce-t-elle un mur si facilement ?