Flashcards : Dynamique des fluides et pertes (81 cartes)

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1Question

Qu’étudie la mécanique des fluides ?

Réponse

Les lois de l’écoulement des liquides et des gaz soumis à des forces ou à des contraintes.

2Question

Qu’étudie l’hydrostatique ?

Réponse

Les fluides au repos.

3Question

Que désigne aussi le terme « hydrostatique » ?

Réponse

La statique des fluides.

4Question

Qu’étudie la dynamique des fluides ?

Réponse

Les fluides en mouvement.

5Question

Qu’est-ce qu’un fluide ?

Réponse

Un milieu matériel continu et déformable, sans rigidité, dont les particules peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres et s’écouler.

6Question

Qu’est-ce qui distingue un fluide parfait d’un fluide réel ?

Réponse

Le fluide parfait néglige les frottements, tandis que le fluide réel tient compte des frottements internes tangentiels.

7Question

Quelle direction suit la force exercée sur un élément de surface dans un fluide parfait ?

Réponse

Elle est normale à l’élément de surface.

8Question

Comment varie le volume d’un fluide incompressible avec la pression ?

Réponse

Il reste constant pour une masse donnée.

9Question

Comment varie le volume d’un fluide compressible avec la pression extérieure ?

Réponse

Il varie avec la pression extérieure.

10Question

Quelle formule définit la masse volumique ρ\rho d’un fluide ?

Réponse

ρ=mV\rho = \frac{m}{V}

11Question

Comment calcule-t-on la densité dd d’un fluide ?

Réponse

d=ρρrefd = \frac{\rho}{\rho_{ref}}

12Question

Que caractérise la viscosité d’un fluide ?

Réponse

Ses frottements internes et sa résistance à l’écoulement sous l’action d’une force.

13Question

Quelle formule exprime la force de frottement entre deux couches fluides ?

Réponse

F=μSΔVΔzF = \mu S \frac{\Delta V}{\Delta z}

14Question

Comment calcule-t-on la viscosité cinématique ν\nu ?

Réponse

ν=μρ\nu = \frac{\mu}{\rho}

15Question

Qu’est-ce que la pression en un point d’un fluide ?

Réponse

Une grandeur scalaire égale à l’intensité de la force normale par unité de surface.

16Question

Quelle formule définit la pression en un point A ?

Réponse

PA=dFNdSP_A = \frac{dF_N}{dS}

17Question

Comment relier les pressions de deux points d’un fluide incompressible au repos ?

Réponse

P1−P2=ρg(Z2−Z1)P_1-P_2=\rho g(Z_2-Z_1)

18Question

Que provoque une variation de pression en un point d’un fluide incompressible en équilibre ?

Réponse

La même variation de pression en tout autre point.

19Question

Quelle est la résultante des forces de pression relatives sur une paroi verticale plane symétrique ?

Réponse

R=PGSR=P_G S.

20Question

Comment appelle-t-on le point où le moment résultant des pressions sur une paroi est nul ?

Réponse

Le centre de poussée.

21Question

Où se situe toujours le centre de poussée G0G_0 par rapport au centre de surface GG ?

Réponse

Au-dessous de GG.

22Question

Quelle direction et quel sens a la poussée d’Archimède exercée par un fluide ?

Réponse

Elle est verticale et dirigée vers le haut.

23Question

Quelle est la formule de l’intensité de la poussée d’Archimède ?

Réponse

PARCH=ρfluideVimmgP_{ARCH}=\rho_{fluide}V_{imm}g

24Question

Quand l’équilibre d’un solide immergé hétérogène est-il stable ?

Réponse

Lorsque le centre de poussée G est au-dessus du centre de gravité Gs.

25Question

Quelle relation traduit l’équilibre d’un densimètre cylindrique flottant ?

Réponse

ρh=ρ0h0\rho h=\rho_0 h_0

26Question

Quelle condition assure la stabilité verticale du densimètre selon les hauteurs de gravité ?

Réponse

h/2>ah/2>a

27Question

Quelle formule donne la tension d’un fil tenant un cylindre d’acier immergé dans l’huile ?

Réponse

T=πR2Hg(ρacier−ρhuile)T=\pi R^2H g(\rho_{acier}-\rho_{huile})

28Question

Quand un écoulement est-il permanent ?

Réponse

Lorsque le champ des vecteurs vitesse des particules fluides est constant dans le temps.

29Question

Un écoulement permanent est-il nécessairement uniforme dans l’espace ?

Réponse

Non, il peut ne pas être uniforme dans l’espace.

30Question

Quelle relation traduit la conservation du débit volumique entre deux sections ?

Réponse

S1V1=S2V2S_1V_1=S_2V_2

31Question

Qu’est-ce que le débit massique d’un fluide ?

Réponse

La masse traversant une section par unité de temps.

32Question

Qu’est-ce que le débit volumique d’un fluide ?

Réponse

Le volume traversant une section par unité de temps.

33Question

Comment calculer le débit volumique à partir de la section et de la vitesse moyenne ?

Réponse

qv=SVq_v=SV.

34Question

Quelles conditions permettent d’appliquer Bernoulli sans échange de travail ?

Réponse

Fluide parfait incompressible, écoulement permanent et conduite parfaitement lisse.

35Question

Quelle relation de Bernoulli relie deux points sans échange de travail ?

Réponse

P1ρ+V122+gZ1=P2ρ+V222+gZ2\frac{P_1}{\rho}+\frac{V_1^2}{2}+gZ_1=\frac{P_2}{\rho}+\frac{V_2^2}{2}+gZ_2

36Question

Quelle relation exprime le théorème d’Euler entre l’entrée et la sortie d’un fluide isolé ?

Réponse

∑F⃗ext=qm(V⃗2−V⃗1)\sum \vec F_{ext}=q_m(\vec V_2-\vec V_1)

37Question

Quelle relation exprime la continuité dans un Venturi entre les vitesses et les diamètres ?

Réponse

VB=(Dd)2VAV_B=\left(\frac{D}{d}\right)^2V_A

38Question

Quelle différence de pression le manomètre à mercure mesure-t-il dans un Venturi ?

Réponse

PA−PB=(ρmercure−ρeau)ghP_A-P_B=(\rho_{mercure}-\rho_{eau})gh

39Question

Quelle formule donne le débit volumique du Venturi horizontal idéal de rapport diamétral 3 ?

Réponse

Qv=πD24(ρmercure−ρeau)gh40ρeauQ_v=\frac{\pi D^2}{4}\sqrt{\frac{(\rho_{mercure}-\rho_{eau})gh}{40\rho_{eau}}}

40Question

Quelle formule donne le débit volumique dans une conduite circulaire ?

Réponse

Qv=πd24VQ_v=\frac{\pi d^2}{4}V

41Question

Quelle formule donne la puissance absorbée par une pompe entre deux réservoirs ouverts ?

Réponse

Pa=ρgQv(Z2−Z1)ηP_a=\frac{\rho gQ_v(Z_2-Z_1)}{\eta}

42Question

Comment la puissance absorbée d’une pompe dépend-elle de sa puissance utile et de son rendement ?

Réponse

Pa=PuηP_a=\frac{P_u}{\eta}

43Question

Quelle formule donne la puissance utile récupérée par une turbine entre deux surfaces libres ?

Réponse

Pu=Qmg(ZA−ZB)P_u=Q_mg(Z_A-Z_B)

44Question

Que simule la mécanique des fluides numérique (CFD) ?

Réponse

Les écoulements en résolvant leurs équations à l’aide d’ordinateurs.

45Question

Comment se comporte un fluide réel au repos ?

Réponse

Il se comporte comme un fluide parfait, avec des forces de contact perpendiculaires aux surfaces.

46Question

Quels fluides sont considérés comme incompressibles et compressibles ?

Réponse

Les liquides sont considérés comme incompressibles et les gaz comme compressibles.

47Question

De quoi dépend la viscosité d’un fluide newtonien ?

Réponse

Elle est constante ou dépend seulement de la température.

48Question

Quels fluides servent de référence pour calculer la densité des liquides et des gaz ?

Réponse

L’eau pour les liquides et l’air pour les gaz.

49Question

Quelles sont les unités de la viscosité dynamique et de la viscosité cinématique ?

Réponse

La viscosité dynamique s’exprime en Pa·s, équivalent à kg/(m·s), et la viscosité cinématique en m²/s.

50Question

À quelle valeur en m²/s correspond un stokes ?

Réponse

10−4 m2/s10^{-4}\,\mathrm{m^2/s}

51Question

Comment s’écrit la force élémentaire de pression avec la normale extérieure ?

Réponse

dF⃗=−PA dS n⃗d\vec F = -P_A\,dS\,\vec n

52Question

Quelle est l’unité internationale de pression et son équivalence en unités SI ?

Réponse

Le pascal, avec 1 Pa=1 N/m21\,\mathrm{Pa}=1\,\mathrm{N/m^2}.

53Question

À combien de pascals correspond approximativement un bar ?

Réponse

1 bar≈105 Pa1\,\mathrm{bar}\approx 10^5\,\mathrm{Pa}.

54Question

Quelle quantité reste constante avec l’altitude dans un même fluide incompressible au repos ?

Réponse

Pρg+Z\frac{P}{\rho g}+Z

55Question

Quel est le moment des forces de pression relatives en GG ?

Réponse

MG=ϖI(G,Z)M_G=\varpi I_{(G,Z)}.

56Question

Que représente I(G,Z)I_{(G,Z)} dans le moment des forces de pression ?

Réponse

Le moment quadratique de la surface par rapport à l’axe passant par GG.

57Question

Où se trouve le centre de poussée d’une paroi symétrique ?

Réponse

Sur l’axe passant par le centre de surface.

58Question

Quelle relation donne la position du centre de poussée d’une paroi ?

Réponse

y0=−IZGϖSy_0=-\frac{I_{ZG}}{\varpi S}.

59Question

De quoi dépend la poussée exercée sur le contour d’un solide immergé ?

Réponse

Du volume de fluide déplacé.

60Question

Comment équilibrent-elles les forces sur un volume de fluide au repos délimité par un contour fermé ?

Réponse

Le poids et les forces de pression extérieures s’équilibrent.

61Question

Quelle est la résultante des forces de pression sur un solide remplaçant un fluide déplacé ?

Réponse

Elle est opposée au poids du fluide déplacé.

62Question

Où se situe le centre de poussée d’un solide immergé homogène ?

Réponse

Il coïncide avec le centre de gravité du solide.

63Question

Quel est l’équilibre d’un solide immergé homogène ?

Réponse

Il est indifférent.

64Question

Quelle masse volumique indique le densimètre immergé sur 250 mm, contre 200 mm dans l’eau à 1000 kg/m³ ?

Réponse

800 kg/m³.

65Question

À quelle hauteur immergée correspond la masse volumique minimale mesurable par le densimètre ?

Réponse

400 mm.

66Question

Quelle masse volumique minimale le densimètre peut-il mesurer ?

Réponse

500 kg/m³.

67Question

Sous quelle masse volumique le densimètre décrit reste-t-il verticalement stable ?

Réponse

10 000 kg/m³.

68Question

Pourquoi le mercure pose-t-il un problème de stabilité pour ce densimètre ?

Réponse

Sa masse volumique est de 13 600 kg/m³.

69Question

Quelle méthode retrouve la tension du cylindre en considérant les pressions sur ses faces ?

Réponse

La relation fondamentale de l’hydrostatique.

70Question

Quelle orientation ont les forces latérales sur le cylindre immergé ?

Réponse

Elles sont perpendiculaires à l’axe vertical.

71Question

Quelle propriété caractérise un fluide incompressible ?

Réponse

Sa masse volumique est constante.

72Question

Quels effets implique un écoulement non permanent ?

Réponse

Des effets d’inertie des masses fluides.

73Question

Comment s’écrit le rendement d’une pompe ?

Réponse

η=PnetPa\eta=\frac{P_{net}}{P_a}

74Question

Quelle formule donne la vitesse amont d’un Venturi horizontal idéal de rapport diamétral 3 ?

Réponse

VA=(ρmercure−ρeau)gh40ρeauV_A=\sqrt{\frac{(\rho_{mercure}-\rho_{eau})gh}{40\rho_{eau}}}

75Question

Quel débit volumique obtient-on pour D = 9 cm, d = 3 cm et h = 4 mm ?

Réponse

Environ 7×10−3 m3/s7\times10^{-3}\ \text{m}^3/\text{s}.

76Question

Quelle formule relie la pression au point de raccordement d’un tube piézométrique à son altitude ?

Réponse

P=Patm+ρg(Z′−Z)P=P_{atm}+\rho g(Z'-Z)

77Question

Quelle relation exprime Bernoulli avec échange de travail entre deux sections ?

Réponse

V22−V122+g(Z2−Z1)+P2−P1ρ=PuρQv\frac{V_2^2-V_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)+\frac{P_2-P_1}{\rho}=\frac{P_u}{\rho Q_v}

78Question

Comment calculer la puissance récupérée sur l’arbre d’une turbine ?

Réponse

Parbre=ηPuP_{arbre}=\eta P_u

79Question

Quelle formule donne la force exercée par un jet dévié sur un obstacle ?

Réponse

F⃗=Qm(V⃗1−V⃗2)\vec F=Q_m(\vec V_1-\vec V_2)

80Question

Quel est l’angle de déflexion du jet dans l’exercice décrit ?

Réponse

120°.

81Question

Quelle tension obtient-on pour le cylindre avec les données indiquées ?

Réponse

430 N.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 53 questions sur Dynamique des fluides et pertes.

1. Quel domaine étudie les lois de l’écoulement des liquides et des gaz soumis à des forces ou à des contraintes ?

2. Dans un dispositif, l’eau est immobile dans un réservoir tandis qu’elle circule dans un tuyau relié à celui-ci. Quelle branche étudie respectivement l’eau dans le réservoir puis dans le tuyau ?

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