v = 3 10 8 m/s
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Transparents (16 mb et 9 mb) http://home.scarlet.be/jyraty/student.htm L’état liquide Liquide macroscopique: matière qui s’écoule et adopte la forme du récipient Liquide microscopique: État désordonné de la matière ou les molécules / atomes en mouvement permanent sont liés par des forces de cohésion Mouvement des atomes d’un liquide Mouvement brownien Collisions entre molécules ~1020/sec d est appelé libre parcours moyen (l) Rappel : R = 8.31 J/Mol.K Application : diffusion d’un colorant Soit un liquide : v = 100m/s 1012 collisions/s En 1 seconde : R=0.1mm !!! d = 10-10m N=1012 collisions Application : sortie d’un photon solaire Soit un photon : v = 3 108 m/s d ~ 10-2m t/pas ~ 3 10-11s R Nd Doit parcourir R=7 108 m Donc N ~ 5 1021 t=5000 ans !!! Pression dans un liquide Cohésion faible : V(r) Erepulsive(r) forte résistance à la compression : Fluide simplifié ~ INCOMPRESSIBLE requilibre E de cohésion/molécule ~ kT Peu de résistance à la traction Eattractive(r) Pression dans un liquide Les seules forces supportées par un liquide sont les forces de compression Les forces tangentielles provoquent un ‘glissement des molécules’ Analogie : roulement à billes Pression sur un élément de fluide 1. En un point du fluide la pression est unique et s’exerce dans toutes les directions 1. En un point du fluide la pression est unique et s’exerce dans toutes les directions • La pression est indépendante de l’orientation de la surface • La forme du récipient ne joue aucun rôle Principe de Pascal : Une variation de pression en un point se transmet intégralement en tout point du fluide Principe des vases communicants : • niveau du maçon • syphonnage d’un réservoir • château d’eau Interface rigide Un fluide réel est compressible rr(P) Note :rr(P, T) GROSSE Hypothèse… M mole p p0 exp gH RT moy vide P? P = rliquide g h Expérience de Torricelli : manomètre à liquide 1 atmosphère = 760 Torr = 1013mbar = 1013 hPa = 1.013 105 N/m2 Poussée sur un corps immergé : Eureka Principe d’Archimède … Centre de poussée Le centre de gravité du volume de liquide (homogène) = centre de poussée n’est pas forcément celui du volume immergé solide Equilibre des corps flottants Applications : Iceberg quille de bâteau dispositifs anti-roulis Tension superficielle et capillarité Les forces de cohésion minimisent la surface libre d’une goutte Grasp,Ulg Grasp,Ulg Fnormale l W A S Tension superficielle Travail à fournir pour augmenter la surface de S W Fx 2 lx S W S Chouette on sait faire des bulles… Billes de mercure Raccordement d’un liquide : adhérence et adhésion air Liquide mouillant solide liquide Liquide non mouillant Par unité de longueur ! Surpression dans une bulle : formule de laplace Des molécules voisines attirent vers le haut -> diminuent la pression de cohésion p’ M p’’ Lame savonneuse dans du liquide Épaisseur << 4 : 2 surfaces 2 : pour surface simple dFz ( p' ' p' )r 2 ( p' ' p' )R 2 cos2 or dFz 2 . l 2 .2r. cos 4R cos2 Différence de pression à la hauteur z Forces de cohésion à cette hauteur Eau/verre : R positif Mercure/verre : R négatif R1 et R2 sont les rayons de courbure principaux : Une infinité possible -> le Rmax et le Rmin. R r / cos eau Pression plus faible sur surface concave -> ascension capillaire mercure Mesures de Jurin Méthode de l’anneau (balance de torsion) Formation d’une bulle au fond d’un tube p xrg 2 b b = rayon de la bulle Rayon maximum : b=r -> pmax Dynamique des fluides = conservation du débit… V1 = composante normale de la vitesse à S1 V1 S1=V2 S2 Théorème de Bernouilli Newton (par unité de volume) Plus simple : mv2 pV mgH cste 2 Si Force conservative, oK Gravitation Applications du Théorème de Bernouilli Mesure de la vitesse d’un avion dp -> dv Pourquoi les tornades font s’envoler les toits… ? Applications du Théorème de Bernouilli v grand -> p petit (<patm) Applications du Théorème de Bernouilli Applications du Théorème de Bernouilli Applications du Théorème de Bernouilli Dépression Effet Magnus Flux laminaire vs Flux turbulent...? Cyclisme : casque goutte d’eau vs goutte d’EPO...? Viscosité des fluides Déplacement d’un corps dans un fluide visqueux Loi de Poiseuille Définition de la viscosité Loi de Poiseuille La viscosité provoque une perte d’énergie Application de la loi de Poiseuille : mesure de h p2 p1 Viscosimètre d’Ostwald Liquide de référence r1, t1 (p’-p) Liquide inconnu r2, t2 Q2 h1 r1t1 Q1 h2 r 2t2
