16.8 : Exemple de conception: conception d'un toboggan aquatique

Lors de la conception d'un toboggan aquatique, le contrôle de la vitesse d'écoulement de l'eau est essentiel pour la sécurité des utilisateurs tout en préservant l'expérience. Lorsque l'eau descend le long du toboggan, la gravité l'accélère, sa vitesse en bas dépendant de la hauteur à laquelle elle démarre. Plus le toboggan est haut, plus l'eau a d'énergie potentielle en haut, qui est convertie en énergie cinétique lors de sa descente, augmentant ainsi sa vitesse.

Le principe de Bernoulli détermine la vitesse de l'eau le long du toboggan. Le principe relie l'énergie potentielle au point 1, le haut, l'énergie cinétique au point 2, le bas, et la pression de l'eau aux deux points.

Dans un toboggan aquatique, lorsque l'eau descend, son énergie potentielle diminue tandis que son énergie cinétique augmente, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse. L'équation de Bernoulli suppose l'absence de frottement et traite l'eau comme un fluide idéal, ce qui signifie qu'elle s'écoule sans perte d'énergie due au frottement ou à la turbulence. Ces hypothèses simplifient les calculs, même si dans des scénarios réels, la friction peut légèrement réduire la vitesse réelle de l'eau.

Au sommet du toboggan, l'eau est presque au repos et, au fur et à mesure de sa descente, elle accélère. Si le toboggan est trop haut, l'eau peut atteindre des vitesses dangereuses en bas, ce qui présente des risques pour les utilisateurs. Par conséquent, il est nécessaire d'ajuster la hauteur h du toboggan pour maintenir la vitesse de l'eau dans des limites sûres. En calculant la hauteur appropriée à l'aide du principe de Bernoulli, le toboggan peut réduire la vitesse de l'eau tout en offrant une expérience palpitante.