Hydraulique

Oh non! Jenny a un pneu crevé. Elle va devoir soulever la voiture pour changer le pneu. Comment peut-elle soulever quelque- chose d'aussi lourd qu'une voiture ? Toute seule, Jenny n'est pas assez forte, elle ne peut pas produire assez de force pour soulever une voiture.

Mais heureusement, elle a un cric, qu'elle peut utiliser pour soulever la voiture facilement. Le cric utilise un liquide pour multiplier les forces. Il utilise un système hydraulique. Voyons voir comment ça fonctionne! Tout d'abord, nous devons nous souvenir de trois choses sur les liquides et la pression.

Un, les liquides ne peuvent pas être comprimés pour prendre moins de place. Remplis une seringue d'eau. Couvre l'ouverture avec ton doigt et essaie d'appuyer sur le piston de la seringue. Tu peux sentir la pression monter dans la seringue, mais le piston ne bouge pas. Le piston ne bouge que lorsque tu retires ton doigt de l'ouverture et l'eau peut s'écouler.

Le volume d'un liquide ne change pas sous pression, on dit que les liquides sont incompressibles. Deux, la force appliquée d'un côté crée une pression égale partout, à l'intérieur d'un liquide. Lorsque tu appuies sur le piston d'une seringue pleine, la pression se propage uniformément dans le liquide et sur les parois de la seringue. La pression dans les liquides est transmise de manière égale dans toutes les directions. Trois, la pression est égale à la force divisée par la surface auquel la force est appliquée.

Maintenant, quel rôle jouent ces propriétés dans le cric hydraulique de la voiture de Jenny ? Le cric a deux cylindres reliés l'un à l'autre. Chaque cylindre est rempli de liquide et contient une partie métallique qui peut coulisser de haut en bas : un piston. L'un des cylindres est beaucoup plus petit que l'autre. Quand Jenny appuie sur le levier du cric, le piston à l'intérieur du plus petit cylindre y presse le liquide.

Le liquide ne peut pas être comprimé, donc il se déplace vers l'autre cylindre, et pousse le plus gros piston vers le haut. La pression se répartit également uniformément dans tout le liquide. Ainsi, comme les deux cylindres sont reliés, la pression dans le plus gros cylindre doit être égal à celui du plus petit cylindre. Cependant, les cylindres et les pistons ont des surfaces différentes, donc la force agissant sur chaque piston diffère. À quel point cela diffère t'il ? Utilisons la formule de pression pour voir !

La force que Jenny applique au plus petit piston est de 200 newtons. La surface du petit piston est de 0,1 m2 [mètres carrés]. La pression qu'elle a créée est de 200 newtons divisé par 0,1 m2 [mètres carrés] soit 2000 pascals. La surface du plus gros piston est de 0,8 m2 [mètres carrés]. La pression exercée sur le gros piston est de 2000 pascals.

Ainsi, la force exercée sur la zone du gros piston est 2000 pascals fois 0,8 m2 [mètres carrés], ce qui équivaut à 1600 newtons. De son côté, Jenny a appliqué une force de 200 newtons, qui est devenu 1600 newtons de l'autre côté. La force a été multipliée ! Chaque fois que Jenny pousse le levier, elle augmente la pression dans le liquide, qui à son tour augmente la force du plus gros piston qui soulève lentement la voiture! Des systèmes hydrauliques comme celui du cric de voiture, ont de nombreuses applications : des machines telles que les grues et les pelleteuses, aux freins de voiture et aux grandes roues.

Et ce n'est même pas tant d'efforts, le liquide fait tout le travail pour moi !