Principe de fonctionnement d'une seringue
Question d'origine :
Bonjour le guichet , J'ai une question quant au fonctionnement des aiguilles de seringues. Une seringue fonctionne grâce à un piston qui, en translation, permet de déplacer un fluide le long d'un tube. Le fluide sort alors par l'aiguille. Lorsque le piston n'est pas en translation, le fluide est à l'équilibre. Pourtant la seringue, au niveau de l'aiguille, est percée. Le trou au niveau de l'aiguille est très petit. Du fait de l'étroitesse de ce trou, on comprend que la seringue ne "goute pas", même si l'aiguille de la seringue pointe vers le sol. Je me pose la question de savoir quels principes physiques exacts sont en jeu et expliquent que la seringue ne goute pas. Je vous remercie
Réponse du Guichet
Tout d’abord rappelons que nous ne sommes que bibliothécaires et que notre réponse n’a pas valeur d’expertise ainsi celle-ci sera sans doute incomplète. Voici cependant ce que nous avons trouvé.
Selon Wikipédia, « Une seringue est un tube muni d'un piston qui est terminé par une ouverture sur laquelle se fixe une aiguille creuse ou un petit tube. On l'utilise pour transférer de petites quantités de liquides ou de gaz dans des endroits inaccessibles. Le principe physique en est celui de la succion : en augmentant la pression à l'intérieur du tube à l'aide du piston, le contenu de la seringue est aspiré vers le milieu dont la pression est moindre.»
Le principe physique à l’œuvre est donc
Une seringue est composée d’un espace restreint délimité par le bout de l’aiguille et la surface formé par le piston. Lorsque l’on tire le piston, le volume à l’intérieur du cylindre augmente, ce qui entraîne une diminution de la pression. (Loi de Boyle : quand un facteur augmente l’autre diminue.) Les fluides, comme l’eau, s'orientent toujours des zones à haute pression vers des zones à basse pression. Or, la pression extérieure n'a pas changé. Ainsi, lorsque la pression interne de la seringue diminue par rapport à la pression externe, les substances près de l’aiguille sont aspirées dans le cylindre.
Ce processus rééquilibre la pression interne et externe de la seringue. La même pression agit des deux cotés et s'annule. Cet d’état d’équilibre permet au liquide de ne pas s’écouler par la seringue. L’air ne peut pas pénétrer dans la seringue pour remplacer le liquide qui en sortirait.
Une pression sur le piston sera nécessaire pour provoquer l'écoulement du liquide.
Voici l’explication de la pression selon un ouvrage de Thermo - dynamique : « L’un des fondements de la thermodynamique est la détermination de l’état d’équilibre d’un système. La première condition d’équilibre est de nature mécanique, il faut que la somme des forces et la somme des moments des forces qui s’exercent sur le système considéré soient nulles. Pour un volume de fluide, cela signifie que le poids du fluide est exactement compensé par la force de pression. Si le fluide est remplacé par un autre objet occupant exactement le même volume, cela ne change nullement les forces de pression. Ceci a pour conséquence que la résultante des forces de pression s’exerçant sur cet objet doit être opposée au poids du volume de fluide dont l’objet a pris la place. »
Bonne journée.
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