Comment procéder ? Avec quels appareils ?
« L’instrument le plus propre pour observer toutes ces variations est un tuyau de verre bouché par en haut, recourbé par en bas, auquel on colle une bande de papier divisée par pouces et lignes. Car si on le remplit de mercure, on verra qu’il tombera en partie et qu’il demeurera suspendu en partie [...] Et il sera facile d’observer les variations qui y arriveront de la part des charges de l’air par les changements météorologiques, et celles qui y arriveront, en le portant en un lieu plus élevé. Car en le laissant en un même lieu on verra qu’à mesure que le temps changera, il haussera et baissera. Et on remarquera qu’il sera plus haut en un temps qu’en un autre, d’un pouce six lignes, qui répondent précisément à un pied huit pouces d’eau [...]. Et en le portant du pied d’une montagne jusque sur son sommet, on verra que quand on sera monté de dix toises, il sera baissé de près d’une ligne; quand on sera monté de vingt toises, il sera baissé de deux lignes ; [...] et en redescendant, il remontera par les mêmes degrés. Tout cela a été éprouvé sur la montagne du Puy-de-Dôme, en Auvergne. »
Blaise Pascal souhaitait vérifier, à l’aide du tube de Torricelli, que la pression atmosphérique diminuait avec l’altitude.
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Le tube de Torricelli |
Le baromètre à mercure |
On retourne un tube rempli de mercure sur une cuve de mercure: le niveau de mercure descend et se stabilise. La poussée exercée par l’air extérieur est équilibrée par la poussée de la colonne de mercure. En mesurant la hauteur H de mercure entre les deux niveaux du liquide, nous disposons d’un appareil pour mesurer la pression de l’air.
Lorsque la poussée de l'air augmente, l’air pousse sur le mercure dans la cuve et fait remonter le mercure dans le tube de verre. Lorsque la poussée de l’air diminue, le mercure redescend dans le tube.
Le niveau de la surface libre du mercure dans la cuve réservoir n'étant pas toujours en face de la division 0 du baromètre, il faudra apporter une correction à la lecture de la graduation supérieure. Nous mesurerons la distance entre le 0 et le niveau de la surface libre du mercure dans la cuve réservoir avec un réglé. Nous retrancherons cette distance à la valeur lue précédemment.
Nous avons besoin pour cette expérience :
-d’un baromètre à mercure tenu le plus verticalement possible et d’un réglé (ou pied à coulisse). Nous réaliserons plusieurs mesures en un même endroit afin d’avoir une meilleure précision sur la valeur de la pression.
-d’un altimètre (ou d’un GPS) pour mesurer l’altitude.
-d’un thermomètre pour mesurer la température.
-de mesurer la pression en continu au lycée afin de savoir si la pression varie suivant les conditions météorologiques.
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Le baromètre à mercure |
L’altimètre et le GPS |
Léa Basmaison, Fatima Boumali, Céline Ferraris et Izia Mabru
Lycée Blaise Pascal - Mesures Physiques et Informatique - Année 2008/2009