Si vous avez une voiture, vous possédez probablement l'un de ces manomètres de la taille d'un stylo. Il y a une drôle de petite chose sphérique à une extrémité et une petite échelle mobile à l'autre extrémité.
Vous êtes-vous déjà demandé comment il mesure la pression? Et pourquoi la petite échelle n'explose-t-elle pas la fin ?
Dans cet article, nous allons découvrir exactement comment fonctionnent ces manomètres !
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Disons que vous prenez un morceau de bois de 1 pouce sur 1 pouce qui mesure 3 pieds de long, et disons que ce morceau de bois pèse 1 livre. Si vous deviez tenir ce morceau de bois sur votre pied, cela placerait 1 livre de force sur votre orteil. Comme sa section transversale est de 1 pouce carré, il exerce une force de 1 livre par pouce carré (1 psi) sur votre orteil. Si vous deviez prendre un morceau de bois de 30 pieds de long et l'équilibrer sur votre pied, il appliquerait une pression de 10 psi. S'il mesurait 300 pieds de long, il appliquerait 100 psi, et ainsi de suite.
Une eau de 1 pied de profondeur exerce 0,43 psi, donc si vous êtes à un mile sous l'eau, il y a environ 2 270 psi exercés. Autrement dit, une colonne d'eau de 1 pouce carré d'un mile de haut pèse 2 270 livres.
L'air fonctionne de la même manière. L'atmosphère est à environ 50 miles de "profondeur" et au niveau de la mer, elle exerce 14,7 psi . Autrement dit, une colonne d'air de 1 pouce carré de 50 miles de haut pèse 14,7 livres. Notre corps pense qu'une pression d'air de 14,7 psi est tout à fait normale.
Pression atmosphérique à différentes altitudes
La façon dont un gaz comme l'air exerce une pression à l'intérieur d'un récipient comme un pneu ou un ballon se fait par l'action des atomes d'air qui entrent en collision avec les parois de leur récipient.
Imaginez que vous avez un seul atome d'azote dans un récipient scellé. Cet atome est en mouvement constant et ricoche sur les côtés du conteneur. La vitesse du mouvement de l'atome est contrôlée par la température -- à 0 degrés Kelvin (zéro absolu), l'atome n'a pas de mouvement, et à des températures plus élevées, la vitesse augmente. Par ses collisions avec les parois du récipient, l'atome exerce une pression vers l'extérieur. Il existe donc deux manières d'augmenter la pression à l'intérieur du récipient :
Lorsque vous gonflez un pneu sur une voiture ou un vélo, vous utilisez une pompe pour augmenter la pression de l'air à l'intérieur du pneu en augmentant le nombre d'atomes à l'intérieur du pneu. Un pneu de voiture fonctionne généralement à 30 psi et un pneu de vélo peut fonctionner à 60 à 100 psi. Il n'y a pas de magie ici :la pompe injecte simplement plus d'air dans un volume constant , donc la pression monte.
Les pièces d'un manomètre typique ressemblent à ceci :
La mesure de la pression d'un pneu avec un manomètre comporte trois étapes simples :
À l'intérieur du tube qui constitue le corps du manomètre, il y a un petit piston étanche un peu comme le piston à l'intérieur d'une pompe à vélo. L'intérieur du tube est poli lisse. Le piston est fait de caoutchouc souple pour une bonne étanchéité contre le tube, et l'intérieur du tube est lubrifié avec une huile légère pour améliorer l'étanchéité. Dans l'image ci-dessous, vous pouvez voir que le piston est à une extrémité du tube et la butée est à l'autre. Un printemps court le long du tube entre le piston et la butée, et ce ressort comprimé pousse le piston vers le côté gauche du tube.
La drôle de chose sphérique à l'extrémité gauche de la jauge est creuse. L'ouverture dans la sphère est conçue pour engager la tige de valve d'un pneu. Si vous regardez dans l'ouverture, vous pourrez voir un joint en caoutchouc et une petite épingle fixe . Le joint en caoutchouc appuie contre la lèvre de la tige de valve pour empêcher l'air de fuir pendant la mesure, et la goupille enfonce la goupille de valve dans la tige de valve pour laisser l'air circuler dans la jauge. L'air circulera autour de la goupille, à travers le passage creux à l'intérieur de la sphère et dans la chambre du piston.
Lorsque le manomètre est appliqué sur la tige de valve d'un pneu, l'air sous pression du pneu s'engouffre et pousse le piston vers la droite. La distance parcourue par le piston est relative à la pression dans le pneu. L'air sous pression pousse le piston vers la droite et le ressort repousse. La jauge est conçue pour avoir une pression maximale, et à titre d'exemple, disons qu'elle est de 60 psi. Le ressort a été calibré pour que l'air à 60 psi déplace le piston à l'extrême droite du tube, tandis que 30 psi déplace le piston à mi-chemin le long du tube, et ainsi de suite. Lorsque vous relâchez le manomètre de la tige de soupape, le flux d'air sous pression s'arrête et le ressort repousse immédiatement le piston vers la gauche.
Pour vous permettre de lire la pression, il y a une tige calibrée à l'intérieur du tube :
Le ressort n'est pas représenté sur cette figure, mais la tige calibrée s'insère à l'intérieur du ressort. La tige calibrée monte sur le dessus du piston, mais la tige et le piston ne sont pas connectés et il y a un ajustement assez serré entre la tige et la butée. Lorsque le piston se déplace vers la droite, il pousse la tige calibrée. Lorsque la pression est relâchée, le piston recule vers la gauche mais la tige reste dans sa position maximale pour vous permettre de lire la pression.
Pour plus d'informations sur les jauges de pression des pneus et les sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.
Publié à l'origine :1er avril 2000
