Réservoir d’eau
Remarque : le chapitre « Réservoir d’eau » et ses trois sous-chapitres ne sont pas au programme de l’examen. Ils servent à expliquer de manière intuitive le fonctionnement du calcul intégral. Si cela ne vous intéresse pas, reprenez la lecture au chapitre « Accumulateurs d’énergie électrique ». Lisez au moins le sous-chapitre « Résolution graphique », qui aide à résoudre les exercices d’examen sur les accumulateurs d’énergie.
Nous commençons les explications sur les accumulateurs d’énergie par des réservoirs d’eau. Puis nous transposons les résultats aux accumulateurs d’énergie électrique.
Considérons un seau comme réservoir d’eau. Il est rempli par un robinet. Son fond comporte un écoulement qui permet de le vider par un robinet. Comment le niveau de remplissage h du seau dépend-il de l’arrivée et de l’écoulement de l’eau ?

Le niveau h monte quand de l’eau coule dans le seau. Plus l’eau coule longtemps, plus le niveau h est élevé ensuite. Plus il entre d’eau par unité de temps, plus le niveau h monte vite. Si l’arrivée est coupée, le seau conserve son niveau actuel.
Si l’on remplit une piscine au lieu du seau avec la même quantité d’eau, le niveau monte beaucoup plus lentement : il y a donc une dépendance à la surface de base A.

Le comportement décrit ci-dessus se décrit mathématiquement par une intégrale. Pour un remplissage entre les instants tStart et tEnde (fin) avec l’arrivée d’eau, on a :
La surface de base A du seau ne change pas. Elle est constante dans le temps. On la sort donc de l’intégrale.
La formule décrit le niveau d’eau h à l’instant tEnde. Il dépend du niveau avant le remplissage h0, présent à l’instant tStart, c’est-à-dire juste avant que la première goutte d’eau n’atteigne le seau. En mathématiques générales, c’est le paramètre c dans
De manière intuitive, le niveau résulte de tout l’historique de remplissage et de vidage du seau. La somme de toutes les arrivées moins la somme de tous les écoulements donne le niveau actuel. Nous n’avons besoin du niveau précédent h0(tStart) que si, par paresse, nous coupons le passé et le figeons comme valeur initiale d’une nouvelle étude.
La variation pendant le remplissage est décrite par l’intégrale. On intègre sur le temps t, et non plus sur le paramètre général x. Quand on calcule avec des grandeurs réelles, il faut tenir compte des unités. Dans l’exemple ci-dessus, on a les unités suivantes :