Loi de Hooke et pression dans un liquide

Ce qu’elle montre

Deux expériences classiques se partagent l'écran. À gauche, un ressort suit la loi de Hooke, F = kΔl : l'allongement est proportionnel à la charge jusqu'à la limite d'élasticité ; au-delà, le ressort se déforme plastiquement et le graphique force–allongement n'est plus une droite. À l'équilibre, la force de rappel compense le poids, donc Δl = mg/k. À droite, la pression dans un liquide au repos augmente linéairement avec la profondeur, p = p₀ + ρgh, et ne dépend que de la profondeur et de la masse volumique, pas de la forme du récipient : c'est pourquoi les vases communicants atteignent le même niveau.

Mode d’emploi

Commencez par le ressort : modifiez la Masse suspendue et la Raideur du ressort k et comparez l'allongement à l'équilibre avec mg/k, puis tirez la masse vers le bas et lâchez-la pour la voir osciller. Ajoutez de la masse jusqu'à dépasser la limite d'élasticité et observez le graphique. Ensuite, faites glisser le point de mesure dans le récipient ou réglez la Profondeur h du point de mesure, et faites varier la Masse volumique du liquide ρ de 700 kg/m³ jusqu'à celle du mercure en lisant ρgh.

Paramètres modifiables

• Raideur du ressort k 20–200 N/m
• Masse suspendue 0,1–2 kg
• Profondeur h du point de mesure 0–10 m
• Masse volumique du liquide ρ 700–13600 kg/m³

Questions à explorer

1. Si vous doublez la masse suspendue, que devient l'allongement, et est-ce encore vrai au-delà de la limite d'élasticité ?
2. À la même profondeur, combien de fois la pression due au mercure est-elle plus grande que celle due à l'eau ?
3. D'après le modèle du récipient, pourquoi la base d'un barrage est-elle plus épaisse que son sommet ?