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L’introduction aux fluides
I.
Qu’est-ce que c’est un fluide?
A.
C’est une substance qui s’écoule.
i.
L’eau qui coule d’un robinet.
ii.
Le sirop qui coule d’un contenant.
B.
Mais les liquides ne sont pas les seules substances qui
s’écoulent…
i.
L’air, qui déplace des objets, est aussi un fluide.
C.
Donc, les gaz et les liquides sont des fluides.
D.
La vitesse d’écoulement d’un fluide durant une unité de temps fixe
s’appelle le débit.
II.
Les fluides, c’est dynamique!
A.
Quand on parle de comment les fluides se déplacent on dit que
c’est dynamique (C-À-D, le mouvement des fluides).
B.
Le déplacement des gaz autour des solides c’est
l’aérodynamique.
C.
Le déplacement des liquides (habituellement l’eau) c’est
l’hydrodynamique.
D.
Notes bien, que les solides, malgré le fait qu’ils semblent s’écouler,
ne comptent pas parmi les liquides (ex : le sable).
III.
Révision : La théorie atomique (La théorie des particules)
A.
Ceci nous explique comment les fluides s’écoulent.
B.
La théorie est composée de 3 parties :
i.
La matière est composée de particules;
ii.
les particules sont en perpétuel mouvement;
iii.
les particules exercent une force d’attraction les unes sur les
autres.
Dans un solide, la force
Par contre, dans un liquide,
Dans un gaz, l’attraction est
d’attraction est si élevée entre
l’attraction est moins forte donc encore plus faible que pour un
les particules qu’elles ne
les particules peuvent se
liquide.
peuvent se déplacer.
déplacer.
La théorie atomique explique pourquoi les liquides et les gaz peuvent s’écouler!
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La viscosité et la mesure de la matière
I.
La viscosité
A.
La résistance d’un fluide à l’écoulement causée par la friction entre
les molécules.
B.
Quand on parle de viscosité, souvent on dit épais ou mince.
C.
Elle est influencée par un changement de température.
II.
La mesure de la matière
A.
La masse, le poids et le volume
La masse
i.
La masse représente la quantité d’une substance.
ii.
Elle se mesure en grammes (g) ou une variation de celle-ci
(kg, mg, etc.)
Le poids
i.
Ceci est une mesure de la pesanteur corporelle.
ii.
Donc ça varie selon l’emplacement de l’objet dans l’univers.
Un objet sur la lune pèse moins (1/6ième) que sur la planète
terre.
iii.
Le poids se mesure en newtons (N) en l’honneur d’Isaac
Newton.
iv.
→
→
P = m (g) x g ( N/Kg )
Le volume
i.
C’est la mesure de l’espace occupé par une substance.
Quand on parle d’un contenant, on parle de sa capacité.
ii.
On le mesure en mètres cubes (m3), en litres (l) ou une
variation de ceux-ci (cm3, ml, etc.)
iii.
La formule à se souvenir :
Volume [m3] = longeur x largeur x hauteur
V=Lxlxh
iv.
v.
Mais que fait-on quand l’objet n’est pas rectangulaire?
On mesure par déplacement!
Volume [ml] = (volume de l’eau + l’objet [ml]) – (volume de l’eau)
3
La masse volumique
I.
Combien pèse une quantité d’eau?
A.
Nous savons que la masse mesure la quantité fixe, le poids mesure
la pesanteur corporelle et le volume mesure l’espace que prend
une substance, mais comment est-ce que nous mesurons le poids
d’un volume spécifique?
B.
La masse volumique!
i.
C’est la masse d’une substance par unité de volume.
ii.
Elle est exprimée en grammes par centimètres cube
(g/cm3), en kilogrammes par mètres cube ou en grammes
par millilitre (g/ml).
Masse volumique =
C.
L’ordre des substances
Fluides
Hydrogène
Hélium
Air
Oxygène
Dioxyde de carbone
i.
ii.
iii.
D.
ρ= m
v
masse
volume
g/cm3 (g/ml)
0.000089
0.000179
0.00129
0.00143
0.00198
kg/m3
0.089
0.179
1.29
1.43
1.98
En regardant l’ordre des substances, on remarque que ceux
avec une masse volumique moins élevée flotteront sur un
liquide ayant une masse volumique plus élevée.
La plupart du temps, la m.v. des solides dépasse celle des
liquides ou gaz. Donc, les solides ne flottent pas.
Mais, il y a deux exceptions : le mercure et l’eau.
1.
Le mercure est un métal qui est liquide à la
température ambiante. Sa m.v. est supérieure à
beaucoup d’autres métaux.
2.
L’eau, un liquide, possède une m.v. supérieure à celle
de la glace, un solide.
L’eau pure est le standard.
i.
La raison c’est simplement parce que l’eau est la substance
la plus abondante de la planète.
ρ = 1 g/ ml