TRANSFORMATEURS - Physique Appliquée

Sommaire
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Sommaire
SOMMAIRE .....................................................................................................................................................................1
SOLIDE EN MOUVEMENT .........................................................................................................................................6
I) RAPPELS ....................................................................................................................................................................6
I.1) Centre d’inertie d’un solide : ............................................................................................................................6
II) PRINCIPE FONDAMENTAL DE LA DYNAMIQUE APPLIQUEE AU SOLIDE :(SYSTEME INDEFORMABLE) ......................6
II.1) Mouvement de translation : ............................................................................................................................6
II.1.1) Force exercée sur un système : ........................................................................................................................................................ 6
II.1.2) Principe des actions réciproques ou 3ème loi de Newton: .............................................................................................................. 6
II.1.3) Exemple de forces : ........................................................................................................................................................................ 6
II.1.4) Deuxième loi de Newton :Principe fondamental de la dynamique. ................................................................................................ 9
II.1.5) Méthode de résolution d’un problème de mécanique lié à un solide en translation ........................................................................ 9
II.1.6) Rappel : ........................................................................................................................................................................................ 10
II.1.7) Exemples : .................................................................................................................................................................................... 10
II.2) Mouvement de rotation autour d’un axe fixe :..............................................................................................10
II.2.1) Couple de deux forces : ................................................................................................................................................................ 10
II.2.2) Couple exercé par une force sur un axe: ...................................................................................................................................... 10
II.2.3) Moments d’inertie: ....................................................................................................................................................................... 11
II.2.4) Quelques moments d’inertie : ...................................................................................................................................................... 11
II.2.5) Principe fondamental de la dynamique des systèmes en rotation :............................................................................................... 11
II.2.6) Transmission des couples : .......................................................................................................................................................... 12
II.2.7) Rappel : ........................................................................................................................................................................................ 12
II.2.8) Couples classiques ....................................................................................................................................................................... 12
III) ASPECT ENERGETIQUE : ......................................................................................................................................13
III.1) Travail, puissance, rendement: ..................................................................................................................13
III.1.1) Expression du travail d’une force constante :.............................................................................................................................. 13
III.1.2) Expression du travail d’un couple constant : .............................................................................................................................. 13
III.1.3) Puissance développée par une force F: ....................................................................................................................................... 13
III.1.4) Puissance développée par un couple C : ..................................................................................................................................... 13

Sommaire
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III.1.5) Rendement: ................................................................................................................................................................................ 13
III.2) Energie : .....................................................................................................................................................14
III.2.1) Energie cinétique : ...................................................................................................................................................................... 14
III.2.2) Théorème de l’énergie cinétique : .............................................................................................................................................. 14
III.2.3) Energie potentielle : ................................................................................................................................................................... 14
III.2.4) Energie mécanique : .................................................................................................................................................................. 15
III.2.5) Loi de conservation de l’énergie mécanique: ............................................................................................................................. 15
FLUIDE EN MOUVEMENT .......................................................................................................................................16
I) INTRODUCTION........................................................................................................................................................16
I.1) Les états de la matière: ...................................................................................................................................16
I.1.1) Les transitions des divers états ........................................................................................................................................................ 16
I.1.2) Les liquides ..................................................................................................................................................................................... 18
I.1.3) Les gaz ............................................................................................................................................................................................ 18
I.2) Différences de propriétés faites entre liquides et gaz : ...................................................................................18
I.3) Forces de volume et forces de surface. ...........................................................................................................19
II) STATIQUE DES FLUIDES .........................................................................................................................................19
II.1) La grandeur Pression : .................................................................................................................................19
II.1.1) Définition de la pression: .............................................................................................................................................................. 19
II.1.2) Pression en un point d'un fluide : .................................................................................................................................................. 20
II.2) Principe fondamental de la statique des fluides ...........................................................................................20
II.2.1) Expression différentielle de la relation fondamentale : ................................................................................................................. 21
II.2.2) Cas des fluides isovolumes : ........................................................................................................................................................ 21
II.2.3) Unités de pression : ...................................................................................................................................................................... 21
II.3) Mesure de pression : .....................................................................................................................................22
II.3.1) Pression absolue : ......................................................................................................................................................................... 22
II.3.2) Pression relative : ......................................................................................................................................................................... 23
II.3.3) Applications : ............................................................................................................................................................................... 23
II.3.4) Notion de pression dans une conduite : ........................................................................................................................................ 24
II.3.5) Météo ........................................................................................................................................................................................... 24
II.4) Vidéos animations .........................................................................................................................................25

Sommaire
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III) TENSION SUPERFICIELLE .....................................................................................................................................26
III.1) Le phénomène .............................................................................................................................................26
III.2) La force de tension superficielle .................................................................................................................27
III.2.1) Force de tension superficielle appliquée à un solide tiré par une lame liquide ........................................................................... 27
III.2.2) Angle  de raccordement liquide/solide ..................................................................................................................................... 27
III.3) Tube capillaire - loi de Jurin ......................................................................................................................28
IV) MESURAGES DE TENSION SUPERFICIELLE ............................................................................................................28
IV.1) Méthode du capillaire ..................................................................................................................................28
IV.2) Méthode de la lame immergée ou de l'anneau immergé ..............................................................................28
IV.3) Méthode du stalagmomètre ..........................................................................................................................29
IV.4) Applications : agents tensioactifs .................................................................................................................29
V) DYNAMIQUES DES FLUIDES INCOMPRESSIBLES ......................................................................................................29
V.1) Définitions : ....................................................................................................................................................29
V.1.1) Débit masse : ................................................................................................................................................................................... 29
V.1.2) Débit volume : ................................................................................................................................................................................ 29
V.1.3) Relation entre qm et qV : ................................................................................................................................................................. 29
V.2) Ecoulements permanents ou stationnaires : ...................................................................................................30
V.3) Equation de conservation de la masse ou équation de continuité ..................................................................30
V.4) Conservation du débit masse : .......................................................................................................................30
V.5) Equation de conservation de l’énergie ...........................................................................................................31
V.5.1) Théorème de Bernoulli ................................................................................................................................................................... 31
V.5.2) Relation de Bernoulli généralisée .................................................................................................................................................. 32
VI) RELATION GENERALE ...........................................................................................................................................33
VII) VISCOSITE ..........................................................................................................................................................34
VII.1) Introduction : .............................................................................................................................................34
VII.2) Définition de la viscosité dynamique – Loi de Newton : ............................................................................34
VII.3) Viscosité cinématique : ..............................................................................................................................35
VII.4) Méthode de mesure : ..................................................................................................................................35

Sommaire
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VII.5) Tableau de viscosité de corps courants: ....................................................................................................36
VII.6) Influence de la température : .....................................................................................................................36
VIII) DYNAMIQUE DES FLUIDES VISQUEUX INCOMPRESSIBLES ................................................................................36
VIII.1) Rappels : Les différents régimes d'écoulement : nombre de Reynolds ....................................................36
VIII.2) Visualisation de l’écoulement ..................................................................................................................37
IX) CALCUL DES PERTES DE CHARGE ........................................................................................................................37
IX.1) Pertes de charges accidentelles (ou singulières) .........................................................................................38
IX.2) Pertes de charges systématiques ..................................................................................................................38
IX.2.1) Généralités : ................................................................................................................................................................................. 38
IX.2.2) Cas de l'écoulement laminaire : Re < 2000 ................................................................................................................................ 39
IX.2.3) Cas de l'écoulement turbulent : Re > 3000 ................................................................................................................................. 39
IX.3) Annexe : Abaques .......................................................................................................................................41
IX.3.1) Variation du coefficient de pertes de charges en fonction de Re .................................................................................................. 41
IX.3.2) Abaques de Colebrook ................................................................................................................................................................ 42
IX.3.3) Abaques des pertes de charges singulières .................................................................................................................................. 43
X) ACTIONS MECANIQUES DU FLUIDE : THEOREME D'EULER .....................................................................................43
X.1) Introduction : .................................................................................................................................................43
X.2) Théorème d'Euler : .........................................................................................................................................43
X.3) Application du théorème d'Euler : .................................................................................................................44
X.4) Remarques : ...................................................................................................................................................44
XI) LES POMPES ......................................................................................................................................................45
XI.1) Introduction ..................................................................................................................................................45
XI.2) Caractéristiques générales des pompes centrifuges. ...................................................................................45
XI.2.1) Débit : .......................................................................................................................................................................................... 46
XI.2.2) Hauteur manométrique : .............................................................................................................................................................. 46
XI.2.3) Cylindrée d’une pompe: .............................................................................................................................................................. 46
XI.2.4) Rendement : ................................................................................................................................................................................ 46
XI.3) Limitation de la hauteur manométrique d’aspiration - NPSH (1) ; Cavitation ..........................................46

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XI.4) Caractéristiques ...........................................................................................................................................48
XII) COURBE DE RESEAU ...........................................................................................................................................48