TUTORAT UE3 2010-2011 – Physique Séance n°3 – Semaine du 07 / 03 / 2011 Mécanique des fluides, circulation – Kotzki Séance préparée par Cécile Blanquer et Juliette Créange Donnée : g = 9,81 m.s-2 QCM n°1 : Soit deux points 1et 2 à une hauteur respective de 1,5 et 2m dans de l’eau liquide immobile, isotherme. Quelles sont les propositions exactes ? a) D’après la loi de Pascal P1 > P2. b) ΔP= 36,8 mmHg c) ΔP serait plus important que 4905Pa si ces points avaient été placés dans du mercure liquide. d) La conséquence de la loi de Pascal est que la pression artérielle couchée s’uniformise dans les différentes parties du corps par rapport à la position debout. Soit un tuyau horizontal où circule un fluide, avec un point 1 et un point 2 séparés d’une distance d. e) Si le tuyau voit son rayon divisé par 4 entre le point 1 et 2, et que le débit du fluide est constant f) alors la vitesse du fluide au point 2 est multipliée par 4. Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°2 : Au repos, debout, M. Dupont a une pression artérielle de 120 / 80 mmHg à hauteur du cœur. Debout son cœur se situe à 1,40 m du sol et son cerveau à 1,80m du sol. Le débit sortant du cœur Q1 = 4,5 L.min-1 et le débit sortant des gros vaisseaux Q2 = 50cm3.s-1. Sa résistance périphérique vasculaire est de 6000Ω, et la masse volumique du sang est de 1,06kg.L -1. Quelles sont les propositions exactes ? a) En systole, au niveau du cerveau, la PA est de 11,8 kPa. b) En diastole, au niveau des pieds, la PA est de 25,2kPa. c) La puissance fournie par le cœur pour assurer le débit sanguin est de 34.10-2 µW. Si M. Dupont est soumis à une pesanteur de 2g, quelle est la pression artérielle diastolique au niveau du cerveau ? d) 2,35kPa. e) 13kPa. f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. 2010-2011 Tutorat UE3 – Physique – Séance n° 3 1/4 QCM n°3 : Un sujet se rend chez son médecin afin de contrôler sa tension, le médecin qui ne se souvient plus vraiment de son cours de cardio-pneumo, prend la pression artérielle du patient debout. Il a une pression de 45 mmHg au niveau de la tête et de 190 mmHg au niveau des pieds. On donne 𝝆𝒔𝒂𝒏𝒈 = 𝟏𝟎𝟔𝟎 𝒌𝒈. 𝒎−𝟑 . a) Le patient mesure 1m74. b) Le patient mesure 1m86. c) Le patient mesure 1m92. Son cœur se situe à 70 cm de sa tête, le médecin en déduit que le patient a une pression artérielle de : d) 13,3 kPa e) 7 kPa f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°4 : Quelles sont les propositions exactes ? Soit un fluide parfait, incompressible, immobile, de masse volumique 4000kg.m -3.Et deux points 1 et 2 avec h1 = 10m et h2 = 1m. a) La composante statique (soit l’énergie potentielle) est plus importante pour le point 1 que pour le point 2. Soit ce même fluide, incompressible et parfait circulant dans un tuyau horizontal de section S1 = 10cm2 et S2 = 1cm² et à un débit constant. b) D’après le théorème de Bernouilli on peut en déduire que P2 < P1. Un manomètre en un point mesure une pression terminale de 10 000Pa et une pression latérale de 2 000Pa. c) La vitesse v = 2m.s-1 Soit un fluide réel : d) La charge E diminue le long du conduit. Cette perte de charge se fait sous forme de chaleur. e) Si on prend comme analogie l’écoulement avec le courant électrique continu, on peut dire que Q le f) débit de liquide est analogue à V le potentiel, la charge E est analogue à l’intensité I et donc la puissance P = ΔE×Q comme la puissance électrique P = ΔI×V. Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°5 : Soit un fluide newtonnien ayant un coefficient de viscosité η = 2×10 -3 Poiseuille et ρ = 2,5kg.m-3. Le fluide circule avec entre les lames A et B une force de frottement de 25N, la surface commune entre les lames A et B est de 10cm². a) Le taux de cisaillement est de 12,5.10-6 s-1. Sachant que ce fluide a un débit de 8 m3.s-1 et qu’il y est une perte de charge par unité longueur de 2 Pa.m-1 : b) Le rayon du tuyau dans lequel circule ce fluide est de 38 cm. Si ce fluide circule à présent dans un tuyau de 19 cm de rayon. c) La vitesse moyenne est 4,4 m.s-1. d) La vitesse maximale est de 8,8 m.s-1. e) Ce fluide a un régime laminaire car son nombre de Reynolds est de 1045. f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. 2010-2011 Tutorat UE3 – Physique – Séance n° 3 2/4 QCM n°6 (suite) : Le fluide circulant dans le tuyau de rayon 19 cm, quelles sont les propositions exactes ? a) La loi d’Ohm nous dit que ΔE = RQ tout comme en électricité où ΔV = RI. b) D’après la loi d’ohm R = 3,9Ω. c) La puissance dépensée peut s’écrire P = RQ² soit ici 0,975J. d) D’après la loi d’Ohm les résistances en séries et en parallèles s’additionnent. e) Dans un régime turbulent, le profil de vitesse est aplati, il y aune forte consommation énergétique, la f) loi d’Ohm ne s’applique pas contrairement a la loi de Poiseuille. Et l’écoulement est bruyant. Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°7 : Le sang de densité 1,06 est assimilé à un liquide newtonien de viscosité 4.10 -3 Poiseuille. Il circule dans une artère horizontale de 1 mm de rayon constant à une vitesse moyenne également constante de 20 cm.s-1.La pression statique en un point A est de 21 kPa. Quelles sont les propositions exactes? a) Le nombre de Reynolds est égal à 53. b) Le nombre de Reynolds est égal à 106. c) Le débit artériel est égal à 19,4 mL.min-1. d) Le débit artériel est de 37,7 mL.min-1. e) La résistance mécanique à l’écoulement du sang entre A et un point B situé 8cm en aval est égal à f) 8,15.108 Pa.s.m-3. Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°8 (suite) : En tenant compte de la résistance à l’écoulement, la pression statique au point B situé 8cm en aval est de l’ordre de: a) 154 mmHg. b) 160 mmHg Dans les mêmes conditions, si l’artère est verticale et B situé au dessus de A, la pression statique est de l’ordre de: c) 147 mmHg. d) 160 mmHg. e) 154 mmHg. f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°9 : A propos de la dynamique des fluides : a) Dans le cas d’un fluide parfait, le débit est constant quelque soit le rayon, cela signifie que si la vitesse augmente, la section diminue. b) L’hydrodynamique peut être assimilée à l’électricité, ainsi la charge E est assimilée à l’intensité I. c) Pour un fluide newtonien, η est indépendant du taux de cisaillement, le sang en est un exemple parfait. d) La loi de Poiseuille associe le débit Q à la perte de charge ΔE de même que l’intensité est associée à la tension dans la loi d’Ohm. e) Le nombre de Reynolds permet de déterminer le régime d’écoulement d’un fluide. f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. 2010-2011 Tutorat UE3 – Physique – Séance n° 3 3/4 QCM n°10 : Un réseau capillaire est constitué de Y capillaires parallèles de 5 µm de diamètre, et de 2 mm de longueur. On assimile le sang à un liquide newtonien de viscosité 𝟓 × 𝟏𝟎−𝟑 Poiseuille. La résistance globale est de 𝟑 × 𝟏𝟎𝟏𝟎 SI. a) Y = 2,2 × 107 b) Y = 1,4 × 106 c) Y = 5,3 × 106 Si les capillaires avaient été disposés en série, on aurait eu une résistance globale de : d) 5,7 × 1022 SI e) 1,4 × 1025 SI f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°11 : On estime la vitesse moyenne du sang dans une artère fémorale à 25 cm.s-1. Son diamètre est de 8 mm. La viscosité du sang est de 𝟒, 𝟖 × 𝟏𝟎−𝟑 Poiseuille et sa densité vaut 1,065. a) Le débit sanguin est de 12,6 mL/s. b) Le nombre de Reynolds est de 444 et l’écoulement est laminaire. c) Le nombre de Reynolds est de 222 et l’écoulement est laminaire. Si une plaque d’athérome réduit le diamètre de cette artère de 85% sans modifier le débit, alors : d) Le régime est instable et la vitesse moyenne du sang augmente. e) Le régime est instable et la vitesse moyenne du sang diminue. f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. QCM n°12 : Concernant l’écoulement du sang dans l’organisme, a) En condition physiologique, le régime d’écoulement est laminaire. b) On peut retrouver un régime turbulent en cas d’anémie, de fistule artério-veineuse, de sténose vasculaire, donc 𝑅𝑒 ∈ 2400; ∞ c) En cas d’effort intensif chez l’enfant, le nombre de Reynolds augmente car le diamètre du vaisseau diminue, ainsi on peut entendre un souffle systolique non pathologique. d) Le profil de vitesse d’un régime laminaire est parabolique avec une 𝑉𝑚𝑎𝑥 située au niveau de l’axe du vaisseau. e) Dans un régime turbulent, le profil de vitesse est aplati car les molécules ont un mouvement désordonné. f) Toutes les propositions précédentes sont fausses. 2010-2011 Tutorat UE3 – Physique – Séance n° 3 4/4
