La mécanique des fluides - PHYSIQUE - TERMINALE
Summary
TLDRDans cette vidéo, nous explorons la mécanique des fluides, abordant le mouvement des liquides et des gaz. Nous nous concentrons sur les écoulements incompressibles et régime permanent, où la vitesse d'un fluide ne change pas dans le temps. Les fluides parfaits, tels que l'eau ou l'air, sont ceux sans frottement interne, contrairement au miel, par exemple. Le concept clé est le débit volumique, qui mesure le volume de fluide passé par une section en un temps donné, exprimé en mètres cubes par seconde ou litres par seconde.
Takeaways
- 🌊 La mécanique des fluides étudie le mouvement des liquides et des gaz.
- 🔁 On se limite en terminale aux écoulements incompressibles, où la masse volumique du fluide est constante.
- 💧 Les liquides sont considérés comme incompressibles, leur volume reste constant.
- 💨 Les gaz sont compressibles, mais dans le contexte des écoulements incompressibles, leur masse volumique est considérée constante.
- 🔴 On définit une particule de fluide comme un volume contenant un grand nombre de molécules mais restreint sur l'échelle macroscopique.
- 📐 Le mouvement des particules de fluide est décrit par un champ de vitesse, représentant l'ensemble des vecteurs vitesse de toutes les particules.
- 🌀 Un écoulement est considéré comme régime permanent si la vitesse en un point ne varie pas au cours du temps.
- 🚀 Un fluide parfait est un fluide sans frottement interne entre les particules ou avec les parois.
- 🍯 Exemples de fluides parfaits : l'eau et l'air. Le miel est un exemple de fluide non parfait en raison de sa viscosité.
- 📈 Le débit volumique est le volume de fluide qui passe par une section donnée en un temps donné.
- 📏 Le débit volumique peut être exprimé en mètres cubes par seconde, litres par seconde, etc., ou encore en vitesse multipliée par section.
Q & A
Que signifie le terme 'mécanique des fluides'?
-La mécanique des fluides est l'étude du mouvement des liquides et des gaz.
Quels sont les deux types de fluides mentionnés dans le script?
-Les deux types de fluides mentionnés sont les liquides et les gaz.
Pourquoi parlons-nous plutôt d'écoulement pour les fluides?
-On utilise le terme d'écoulement pour décrire le mouvement des fluides, car il s'agit d'un flux continu de matière à travers un espace donné, comme l'eau sortant d'un robinet ou l'air autour d'une voiture.
Qu'est-ce qu'un écoulement incompressible?
-Un écoulement incompressible est un écoulement de fluide dont la masse volumique reste constante, ce qui signifie que le volume du fluide ne change pas.
Comment est défini un régime permanent dans le contexte des fluides?
-Un régime permanent est un écoulement où la vitesse du fluide à un point donné ne varie pas avec le temps, ce qui signifie qu'elle est constante.
Quels sont les deux types d'écoulements présentés dans le script?
-Les deux types d'écoulements présentés sont les écoulements permanents et les écoulements non permanents.
Qu'est-ce qu'un fluide parfait?
-Un fluide parfait est un fluide dans lequel on néglige les frottements entre les particules de fluide ou avec les parois, ce qui signifie que toutes les particules se déplacent à la même vitesse à une section donnée.
Pourquoi le miel ne peut-il pas être considéré comme un fluide parfait?
-Le miel ne peut pas être considéré comme un fluide parfait car il est visqueux et présente beaucoup de friction, ce qui entraîne des vitesses différentes entre les particules qui sont près des parois et celles qui sont au milieu du flux.
Comment est défini le débit volumique dans le script?
-Le débit volumique est défini comme le volume de fluide qui passe par une section donnée en un temps donné, mesuré en mètres cubes par seconde, litres par seconde, etc.
Quelle est la deuxième expression du débit volumique présentée dans le script?
-La deuxième expression du débit volumique est la vitesse du fluide multipliée par la section de la paroi垂直e à l'écoulement.
Outlines
🌊 Introduction à la Mécanique des Fluides
Dans cette première partie, nous explorons les bases de la mécanique des fluides, en comparant avec la mécanique des solides précédemment étudiée. Nous définissons les fluides comme étant les liquides et les gaz, et nous nous concentrons sur l'étude de leur mouvement, appelé écoulement. L'accent est mis sur les écoulements incompressibles, où la masse volumique du fluide reste constante, ce qui est particulièrement pertinent pour les liquides et certains gaz à basse vitesse. La notion d'une particule de fluide, qui est un volume suffisamment grand pour être mesurable mais minuscule par rapport à l'échelle macroscopique, est introduite. La description du mouvement des particules de fluide est faite à travers les vecteurs vitesse et les lignes de courant, et l'on présente les concepts d'écoulements régime permanents, où la vitesse à un point donné ne change pas avec le temps. La discussion se termine par une définition d'un fluide parfait, qui néglige les frottements internes et est considéré comme tel dans de nombreux cas pratiques.
📈 Comprendre le Débit Volumique et ses Applications
Cette section se concentre sur le débit volumique, qui est le volume de fluide passant par une section donnée en unité de temps. On explique comment le débit volumique peut être calculé, soit en utilisant la formule volume / durée, soit en multipliant la vitesse par la section. L'importance de ce concept dans l'analyse des écoulements de fluides est soulignée, et on rappelle que les études en mécanique des fluides dans le contexte scolaire se concentrent sur les écoulements incompressibles, en régime permanent et avec des fluides parfaits. La vidéo se termine en résumant les points clés abordés dans la présentation.
Mindmap
Keywords
💡Mécanique des fluides
💡Écoulement
💡Incompressibilité
💡Particule de fluide
💡Vitesse de débit
💡Écoulement régime permanent
💡Fluide parfait
💡Débit volumique
💡Vitesse de fluide
💡Ligne de courant
💡Section de conduit
Highlights
La mécanique des fluides étudie le mouvement des liquides et des gaz.
On se limite en terminale aux écoulements incompressibles.
Incompressible signifie que la masse volumique du fluide est constante.
Les écoulements incompressibles sont étudiés en terminale.
Un écoulement permanent est caractérisé par une vitesse constante au fil du temps.
Les fluides parfaits négligent les frottements entre les particules.
L'eau et l'air peuvent être considérés comme des fluides parfaits.
Le miel est un fluide visqueux et ne peut pas être assimilé à un fluide parfait.
Le débit volumique est le volume du fluide qui passe par une section donnée en un temps unitaire.
Le débit volumique peut être exprimé en mètres cubes par seconde, litres par seconde, etc.
Une autre expression pour le débit volumique est la vitesse multipliée par la section.
Les lignes de courant représentent les trajectoires des particules de fluide.
Le vecteur vitesse décrit le mouvement des particules de fluide.
Les écoulements régime permanents ont une vitesse constante en un point donné.
Dans un fluide parfait, la vitesse est la même partout.
En mécanique des fluides, on définit également une nouvelle grandeur : le débit volumique.
Les écoulements incompressibles en régime permanent sont l'objet d'étude en terminale.
Transcripts
dans cette vidéo nous allons voir la
mécanique des fluides alors nous avons
déjà fait de la mécanique
nous avions fait de la mécanique des
solides ou plutôt la mécanique du point
puisque nous avions assimiler les
solides
un point pour simplifier mais la
mécanique des fluides alors les fluides
vous savez que ce sont les liquides ou
les gaz et donc si on parle de mécanique
des fluides sait que l'on va étudier le
mouvement des liquides et des gaz mais
dans le cas des liquides et des gazons
parle plutôt d'écoulement comme par
exemple ici l'écoulement de l'air autour
de la voiture où l'écoulement de l'eau à
la sortie du robinet alors on se
limitera en terminale à des écoulements
incompressibles alors incompressibles
veut dire que le fluide est
incompressible alors pour un liquide
c'est facile à comprendre un liquide est
incompressible c'est à dire que sa masse
volumique est constante
il y aura toujours le même volume pour
une même masse de liquide
si vous mettez un liquide dans une
seringue vous pouvez pas si vous pouvez
appuyer vous n'allez pas modifié son
volume alors bien sûr pour un gaz un gaz
et compressible mais on pourra
considérer que le gaz est en écoulement
incompressibles c'est à dire que sa
masse volumique est constante
si et vous l'admettrez si la vitesse de
l'écoulement est faible devant la
célérité du son dans le fluide donc on
aura on ne travaillera en terminale que
sur des écoulements incompressibles pour
une même base de fluides
le volume ne sera pas modifiée donc on
dit que la masse volumique du fluide et
constante alors nous n'allons pas étudié
le mouvement de toutes les molécules du
fluide
elles sont toutes en train de bouger
serait bien trop compliqué on va définir
une particule de fluides qui est petite
par rapport à l'échelle macroscopique
mais qui contient un très grand nombre
de molécules par rapport à l'échelle
microscopique
par exemple pour un volume de 1
millimètre cube du de particules de
fluide et bien une particule de fluides
d'air par exemple contient 27 millions
de milliards de molécules le mouvement
des particules de fluides va être
décrits par un chant de vitesse qui est
l'ensemble des vecteurs vitesse de
toutes les particules du fluide on
appellera une ligne de courant une
une trame la trajectoire d'une des
particules de fluides alors nous allons
travailler sur des écoulements
incompressibles et nous allons également
travailler sur des écoulements régime
permanent alors qu est ce qu un régime
permanent
eh bien regardez sur ce fluide l'eau qui
s'écoule dans une série dans une rivière
et bien nous avons ici deux types
d'écoulement ici nous avons un
écoulement permanent et si non
permanents alors pour faire très simple
si vous prenez une photo à intervalles
de temps réguliers vous aurez toujours
la même vitesse
on a même point c'est à dire que la
vitesse en un point ne varie pas au
cours du temps elle peut varier en
différents points de l'espace mais pas
en un même point
donc la vitesse sera toujours identique
en un point aussi bien en valeur qu'en
direction c'est à dire que le vecteur
vitesse et constant on peut si on
représente les lignes de courant et bien
voici le vecteur vitesse adaptée est le
même que le vecteur vitesse à la date
des primes
alors attention on associe le vecteur
vitesse à un point et non à une
particule donc on va étudier les
écoulements incompressibles en régime
permanent et encore pour simplifier en
terminale on va s'intéresser aux fluides
parfait alors un fluide parfait qu'est
ce que c'est c'est un fluide dans lequel
on néglige les frottements entre les
particules de fluides ou avec la
paroisse doute regarder ça veut dire
qu'ici dans le fluide qui se déplace
dans le conduit
or à la même vitesse à n'importe quel
endroit d'une section un fluide parfait
par exemple l'eau ou l'air peuvent être
considérés comme des fluides parfait
alors que par exemple le miel et bien ne
pourra pas être assimilée un fluide
parfait parce qu'il ya beaucoup de
froment on dit que le miel et visqueux
et dans ce cas là et bien les particules
de fluides qui sont voilà proche de la
part mots de la paroisse ici du conduit
vont aller moins vite que celles qui
sont au milieu
donc nous on considérera que les fluides
que l'on étudie seront des fluides
parfait voici par exemple une
représentation du profil des vitesses
d'un fluide parfait la vitesse est la
même partout
alors que dans un fluide réelle elle est
plus faible proche des parents
une dernière chose en mécanique des
fluides on va avoir besoin de définir
une nouvelle grandeur qui est le débit
volumique alors le débit
lumix et simplement le volume du fluide
qui passe par une section la section ici
est représentée par des petits
pointillés par unité de temps donc le
débit volumique sera le volume / la
durée delta t alors suivant l'unité du
volume et de delta t on aura des débits
volumique en mètres cubes par seconde ou
bien en litres par seconde ou en lead
par heure etc
alors on peut exprimer ce débit
volumique d'une autre façon si on
considère que le fluide ici se déplace à
la vitesse v
donc il le volume donc c'est le volume
du cylindre ici deux auteurs petits dés
donc le volume c'est des fois la section
des fois quand s or ce fluide 10 places
à la vitesse petit vais donc la distance
parcourue c'est aussi la vitesse soit la
durée
donc si on simplifie par delta tu es en
haut et en bas et bien le débit
volumique s'écrit également vitesse fois
section alors attention vous fera
attention grand v c'est le volume est
petit v c'est la vitesse alors vous
devez retenir dans cette vidéo que nous
allons travailler en mécanique des
fluides sur des écoulements
incompressibles en régime permanent et
avec des fluides parfait et la
définition du débit volumique avec les
deux expressions à retenir voilà pour
cette vidéo je vous dis à bientôt
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