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Vases communicants : quel est le principe ?

Principe vases communicants
Principe vases communicants

Le principe des vases communicants est une étude qui découle de la mécanique des fluides. Dans cette expérience, plusieurs récipients ont des liaisons entre eux au niveau de leurs bases et contiennent le même liquide homogène. Et peu importe la forme ou le volume des récipients, le liquide à l’intérieur devra se stabiliser à la même hauteur pour chacun d’eux. En complément, la connexion entre les récipients et la pression atmosphérique s’exerçant sur chacun d’eux entrainera donc une réaction identique s’il y a ajout de liquide. En effet, le liquide s’équilibrera de nouveau à une hauteur commune si la densité du nouveau liquide est similaire à celle du précédent. Afin d’en savoir plus sur le principe des vases communicants, consultez la suite de cet article.

 

Voici le principe des vases communicants 

Le principe des vases communicants réside dans la pression hydrostatique qui s’exerce en tout point pour garantir une parfaite proportionnalité avec les profondeurs des récipients. En général, le principe des vases communicants ne tient pas compte de la forme des récipients. Cependant, il peut arriver que l’un des récipients soit si étroit que ce principe soit remis en cause du fait d’un possible effet de capillarité. Le principe des vases communicants ne s’applique pas si le liquide contenu dans les récipients n’est pas homogène. En effet, le niveau de liquide dont la densité à supérieure à l’autre restera forcément plus basse. C’est pourquoi on parle de vases communicants lorsque l’on dispose d’au moins deux récipients reliés par un tube au niveau de la base et dans lequel est logé un liquide homogène à une hauteur identique.

 

Voici l’inventeur des vases communicants 

C’est en 1932 que le principe des vases communicants a été abordé officiellement pour la première fois, dans un texte d’Alex Breton qui s’intitule « Les vases communicants ». Cet homme était un grand lecteur des œuvres de Freud. Il avouera plus tard que l’idée lui est apparue en rêves, lorsqu’il s’essayait à l’analyse et l’interprétation de ceux-ci. Toutefois, il y a lieu de rappeler que le principe des vases communicants avait déjà été abordé en 1951 sous un autre nom. 

En effet, le principe de Pascal encore appelé « principe de transmission des fluides » a montré plusieurs similitudes avec le principe des vases communicants. Selon cette étude, la pression est identique sur tous les points d’un liquide si l’équilibre du liquide  et l’uniformité de la masse volumique sont respectés. Ce résultat restera inchangé aussi longtemps que la profondeur sera la même pour tous ces différents points. Autrement dit, à chaque fois que la pression varie en un point du liquide, la pression varie également sur tous les autres points du liquide contenu dans un récipient. 

 

Voici le matériel pour réaliser des vases communicants 

Pour effectuer une expérience démontrant le principe des vases communicants, vous devez vous procurer les éléments suivants :

  • Un entonnoir de petite taille ;
  • Du ruban adhésif parfaitement étanche comme les scotchs marron utilisés par les pros du bricolage ;
  • Un tuyau en plastique bénéficiant d’une grande souplesse.

Gardez à l’esprit que les châteaux d’eau reposent sur le principe des vases communicants, vous pouvez donc en fabriquer un avec les éléments cités ci-dessus.

 

Voici comment fabriquer des vases communicants

Au moyen du matériel nécessaire à la fabrication des vases communicants, vous devez procéder comme suit : 

  • Commencez par l’enfoncement de l’entonnoir au niveau d’une extrémité du tuyau ;
  • Fixez ensuite l’entonnoir à l’aide du ruban adhésif ;
  • Procédez à la courbure du tuyau jusqu’à ce que vous atteignez la forme U ;
  • Saisissez une extrémité pour chaque main en faisant attention à les diriger vers le haut ;
  • Appelez un assistant pour qu’il verse la quantité d’eau souhaitée dans l’entonnoir.

 

Voici comment se déroule le principe des vases communicants 

Après l’introduction du liquide dans les récipients, on constate qu’il se situe au même niveau sur tous les côtés du tuyau. Cette observation ne change pas même si l’une des extrémités du tuyau est un peu plus haute que l’autre. Mais gardez à l’esprit que si l’une des extrémités est trop haute, l’eau va forcément jaillir du côté opposé. En réalité, ce phénomène s’explique par les actions exercées par l’atmosphère ainsi que la gravité terrestre. Raison pour laquelle il est aisé d’arriver à la conclusion que le château d’eau utilise le principe des vases communicants. 

En effet, dans le cas d’un château d’eau, l’entonnoir est remplacé par la cuve au sommet qui sera surélevé, et l’extrémité restante jouera le rôle des maisons. Cette disposition spécifique assure donc la distribution de l’eau dans chaque habitant à travers les robinets, du moment que le niveau de la cuve du château d’eau est toujours au-dessus de ces habitations. Dans le cas contraire, il faudra employer des pompes mécaniques parce que l’eau n’atteindra pas le robinet sans aide. Une intervention qui aura pour résultat d’acheminer l’eau à destination. 

 

Voici quelques applications du principe des vases communicants 

L’utilisation du principe des vases communicants s’effectue depuis le temps de la Rome antique. En effet, le but était d’employer des tuyaux en plomb pour l’approvisionnement en eau des habitants. En milieu citadin, les châteaux d’eau servent dans la distribution de l’eau sur chaque étage des immeubles en utilisant des canalisations. Le principe des vases communicants s’observe également dans l’installation du siphon en dessous des écoulements d’eau. Ce processus a pour objectif d’obstruer le passage de l’air au moyen d’un puissant bouchon logé sur cet emplacement en permanence.

Le fonctionnement des écluses révèle également l’utilisation du principe des vases communicants. En effet, voici ce qui se passe lorsque les écluses sont vides :

  • Sur la zone de l’amont, on peut notifier l’ouverture d’une vanne ;
  • Le remplissage de l’écluse commence, car le niveau de l’eau est supérieur de ce côté-là ;
  • L’ouverture de l’aval s’observe lorsqu’il faut vider l’écluse ;
  • L’eau s’écoule jusqu’à la vidange complète.

L’une des autres applications les plus connues du principe des vases communicants est le puits cartésien. Du fait que l’écoulement de l’eau y est automatique et régulier. 

 

Conclusion 

Le principe des vases communicants est un procédé relativement simple à mettre en place et à démontrer. Du moment que vous vous procurez d’au moins deux récipients, d’un ruban adhésif résistant à l’eau et d’un tube pour la connexion. Il ne restera plus qu’à relier les deux récipients par la base et de verser de l’eau ou n’importe quel liquide caractérisé par une totale homogénéité. Le principe sera donc visible par la même hauteur dans chaque récipient, c’est donc à ce moment que l’on parle de vases communicants. Dès l’apparition des premières théories sur les vases communicants depuis la Rome antique, ce principe a su démontrer un véritable avantage dans plusieurs applications relatives au traitement et à la distribution de l’eau.

Le principe des vases communicants ayant certains points communs avec le principe de Pascal nous conduit à une interprétation selon laquelle ce sont deux piliers dans le domaine de la mécanique des fluides. Dès lors, il y a lieu de notifier l’omniprésence de ce procédé simpliste à travers l’histoire et jusqu’à nos jours. Que ces soit pour employer les châteaux d’eau afin d’acheminer l’eau jusqu’aux maisons, pour utiliser le siphon dans le cadre des écoulements d’eau, pour faire fonctionner correctement les écluses ou pour utiliser les écoulements automatiques de l’eau des puits cartésiens

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