Comment jouer à Tube de Venturi
- Choisis un essai et lis sur la carte les aires ou les diamètres, et la vitesse ou la différence entre les colonnes.
- Le même volume traverse chaque section chaque seconde : A₁·v₁ = A₂·v₂, donc plus étroit veut dire plus rapide.
- L'eau plus rapide a une pression plus basse : Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²), et une colonne descend de Δp ÷ (ρ·g). Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer.
- Regarde les colonnes et les barres : ce que l'eau gagne en mouvement, elle le perd en pression.
Pourquoi l'eau plus rapide pousse-t-elle moins ?
L'eau ne se comprime pas : chaque seconde, le même volume doit traverser chaque partie d'un tuyau, Q = A·v. Là où le tuyau se rétrécit, l'eau doit accélérer. Il faut quelque chose pour la pousser, et cette poussée vient de la pression : l'eau est poussée plus fort par derrière que par devant, donc la pression dans la partie étroite est plus basse. Le principe de Bernoulli met des nombres dessus : le long d'un écoulement, p + ½·ρ·v² + ρ·g·z reste constant, donc pression, mouvement et hauteur s'échangent. Dans un tuyau horizontal, Δp = ½·ρ·(v₂² − v₁²). Des colonnes ouvertes sur le tuyau le montrent : celle de la partie étroite est plus basse de Δp ÷ (ρ·g). Retourne l'idée et tu obtiens un venturimètre : à partir de la différence entre les colonnes et des aires, on calcule à quelle vitesse l'eau circule. Une buse utilise la même idée pour transformer la pression d'un tuyau en jet rapide, et une fontaine transforme cette vitesse en hauteur, h = v² ÷ (2·g).
Un modèle d'apprentissage ciblé
Le tuyau est horizontal, l'eau est incompressible et les frottements sont négligés, donc A₁·v₁ = A₂·v₂ et p + ½·ρ·v² est le même dans les deux parties. Dans les tuyaux, l'écoulement s'établit régulièrement en 1 s puis reste stable ; les colonnes montrent la pression au-dessus de celle de l'air, p ÷ (ρ·g). Le jet de la buse sort à la pression de l'air. L'eau de la fontaine sort d'un coup et monte comme une balle lancée, sans résistance de l'air. Un essai dure 2 s. Les tuyaux ne sont pas à l'échelle ; la fontaine l'est. Une réponse à 2 % près est juste. L'eau fait 1000 kg/m³ ; g = 9,8 m/s². Se joue en temps réel.