Physicus

Dispositif pour l'étude de la loi de Torricelli et de l'effet Venturi

Principe

On imprime en 3d un bouchon qui s'adapte sur une bouteille en plastique pour soda. Ce bouchon est percé par une tuyère Venturi et deux orifices permettent de mesurer la pression dans le Venturi. Ces pressions se mesurent avec deux tubes (manomètres à eau).

Le bouchon en détail

Le modèle est conçu à partir d'un script OpenSCAD. On peut télécharger le fichier .stl ici. Après l'impression 3d, les divers orifices sont repercés avec des forets de 2mm, 4mm et 5 mm de diamètre. Des morceaux de tube en laiton de 4mm de diamètre sont collés à la colle cyanoacrylate.

Bouchon en coupe

L'impression 3d est faite avec un filament de PLA, le bouchon est extrudé verticalement. La finition se limite à l'alésage des différents trous, au collage de deux petits tubes de laiton de 4mm pour les prises de pression.

Disposition sur le lit d'impression

Loi de Torricelli

Pour l'étude de la loi de Torricelli, les deux prises de pression sont reliées par un petit tube pour éviter les fuites. On filme l'expérience. Voir la vidéo ci dessous. En modélisant le volume écoulé en fonction du temps puis en dérivant ce modèle on aura une fonction du débit volumique en fonction du temps. Connaissant également la hauteur de liquide en fonction du temps, on calcule le débit pour chaque hauteur puis on vérifie la loi de Torricelli.

Effet Venturi

Pour illustrer l'effet Venturi, on équipe le bouchon avec deux tubes servant de manomètre à eau. Quand l'écoulement se met en place, on observe très facilement la chute de pression dans le canal étroit. Le canal étroit a un diamètre de 5mm environ, pour une veine incidente de 10mm de diamètre

Principe du Venturi