Pression et force pressante | 1ère Bac Pro ERA-MA | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 30 juin 2026
Capacités et connaissances du programme :
C1 — Définir la pression \(p = F/S\) et ses unités
C2 — Calculer une pression
C3 — Approfondissement hors programme G3 : appliquer la loi hydrostatique fournie \(p = \rho g h\)
C4 — Convertir les unités de pression (bar, Pa, hPa, atm)
C5 — Appliquer dans un contexte de ponçage, presse, visserie
C1 — Définir la pression et ses unités
Rappel de cours
La pression est la force exercée perpendiculairement par unité de surface :
\(p = \dfrac{F}{S}\)
\(p\) : pression en pascals (Pa)
\(F\) : force en newtons (N)
\(S\) : surface en m²
Autres unités : 1 bar = 100 000 Pa ; 1 atm ≈ 101 325 Pa ; 1 hPa = 100 Pa.
Exercice 1
Donner la définition de la pression et son unité légale dans le système international. Pourquoi une force peut-elle avoir des effets très différents selon la surface sur laquelle elle s'exerce ?
La pression est la force exercée perpendiculairement sur une surface, divisée par l'aire de cette surface : \(p = F/S\). Son unité légale est le pascal (Pa).
Une même force appliquée sur une grande surface donne une pression faible (peu d'effet), alors que sur une petite surface, la pression est grande (effet concentré). Ex : un clou s'enfonce facilement car la surface de sa pointe est très petite.
Exercice 2
Associer chaque valeur de pression à son contexte :
A — 101 325 Pa
B — 6 bar
C — surpression de 200 Pa par rapport à l'atmosphère
Pression dans un compresseur de chantier
Pression atmosphérique au niveau de la mer
Faible surpression dans un réseau de ventilation
A → b (pression atmosphérique) ; B → a (compresseur) ; C → c (pression très faible)
Un vérin hydraulique d'une presse à bois exerce une différence de pression de 50 bar entre les deux faces utiles d'un piston de 15 cm de diamètre. Calculer la force exercée sur la pièce de bois.
Classer les pressions suivantes de la plus petite à la plus grande :
0,5 MPa ; 80 kPa ; 3 bar ; 750 hPa
Conversion en Pa :
0,5 MPa = 500 000 Pa
80 kPa = 80 000 Pa
3 bar = 300 000 Pa
750 hPa = 75 000 Pa
Ordre croissant : 750 hPa < 80 kPa < 3 bar < 0,5 MPa
C4 — Applications en menuiserie (ponçage, presse, visserie)
Rappel de cours
Les outils pneumatiques (cloueuses, agrafeuses, pistolets à vernis) fonctionnent grâce à de l'air comprimé. La pression de travail typique d'un compresseur d'atelier est entre 4 et 8 bar. La force exercée par un piston dépend de la pression et de la surface du piston.
Exercice 10
Une ponceuse orbitale a une semelle circulaire de diamètre 12 cm. Un menuisier exerce une force de 50 N pour appuyer la machine sur le bois. Calculer la pression exercée par la semelle sur la surface.
Un cloueur pneumatique fonctionne avec une différence de pression de 6 bar entre les deux faces utiles du piston. Le piston a une surface de 5 cm². Calculer la force exercée sur la tête du clou dans ce modèle.
\(p = 6 \times 10^5\) Pa ; \(S = 5 \times 10^{-4}\) m²
\(F = p \times S = 6 \times 10^5 \times 5 \times 10^{-4} = \mathbf{300}\) N
Exercice 12
Une presse hydraulique est utilisée pour coller des panneaux stratifiés. La différence de pression utile est de 0,8 MPa sur une surface de 50 cm × 120 cm. Calculer la force totale exercée sur le panneau dans ce modèle.
\(p = 0{,}8 \times 10^6\) Pa
\(S = 0{,}50 \times 1{,}20 = 0{,}60\) m²
\(F = p \times S = 0{,}8 \times 10^6 \times 0{,}60 = \mathbf{480\,000}\) N = 480 kN
C5 — Aller plus loin : Approfondissement : loi hydrostatique fournie \(p = \rho g h\)
Rappel de cours
Complément hors programme du groupement 3. Dans un liquide au repos, la pression augmente avec la profondeur :
\(p = \rho \cdot g \cdot h\)
\(p\) : pression en Pa
\(\rho\) : masse volumique du liquide en kg/m³ (\(\rho_{\text{eau}} = 1\,000\) kg/m³)
\(g\) : intensité de pesanteur = 9,81 m/s² (≈ 10 m/s² pour simplifier)
\(h\) : profondeur en m
Pression totale à la profondeur \(h\) : \(p_{tot} = p_{atm} + \rho g h\)
Exercice 13
Un bac ouvert est rempli d'eau sur 1,2 m de hauteur. Calculer la surpression hydrostatique au fond par rapport à la surface, puis la pression absolue au fond en prenant \(p_{\mathrm{atm}} = 101\,325\) Pa. (\(\rho = 1\,000\) kg/m³, \(g = 9{,}81\) m/s²)
\(p = \rho g h = 1\,000 \times 9{,}81 \times 1{,}2 = \mathbf{11\,772}\) Pa ≈ 11,8 kPa
Pression absolue au fond : \(p_{\mathrm{abs}} = 101\,325 + 11\,772 = \mathbf{113\,097}\) Pa.
Exercice 14
Une cuve contenant un liquide de masse volumique \(\rho = 1\,200\) kg/m³ est remplie sur 80 cm. Calculer la surpression hydrostatique au fond par rapport à la surface. (\(g = 9{,}81\) m/s²)
\(p = \rho g h = 1\,200 \times 9{,}81 \times 0{,}80 = \mathbf{9\,418}\) Pa ≈ 9,4 kPa
Exercice 15
À quelle profondeur dans un bac d'eau (\(\rho = 1\,000\) kg/m³, \(g = 10\) m/s²) la pression hydrostatique vaut-elle 5 000 Pa ?
\(h = \dfrac{p}{\rho g} = \dfrac{5\,000}{1\,000 \times 10} = \dfrac{5\,000}{10\,000} = \mathbf{0{,}5}\) m = 50 cm