Flashcards : Flottabilité et dynamique des fluides (93 cartes)

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1Question

Pourquoi l’air chaud d’une montgolfière s’élève-t-il par rapport à l’air extérieur ?

Réponse

Il est moins dense que l’air froid extérieur.

2Question

Quelle poussée la différence de densité dans une montgolfière crée-t-elle ?

Réponse

Une poussée d’Archimède ascendante.

3Question

Qu’étudie la mécanique des fluides ?

Réponse

Le comportement des fluides au repos et en mouvement.

4Question

Quelles propriétés caractérisent un fluide ?

Réponse

C’est un milieu continu, déformable, sans rigidité et sans forme propre, qui peut s’écouler.

5Question

Comment les liquides sont-ils considérés du point de vue de la compressibilité ?

Réponse

Comme incompressibles.

6Question

Comment les gaz sont-ils considérés du point de vue de la compressibilité ?

Réponse

Comme compressibles.

7Question

Que désigne la viscosité d’un fluide ?

Réponse

L’ensemble des phénomènes de résistance au mouvement d’un fluide.

8Question

Quelle formule exprime la loi de viscosité de Newton pour la force ?

Réponse

F=μSΔVΔZF = \mu S \frac{\Delta V}{\Delta Z}

9Question

Que caractérise la viscosité dynamique d’un fluide ?

Réponse

Sa résistance interne à l’écoulement.

10Question

Quelles propriétés caractérisent un fluide parfait ?

Réponse

Sa viscosité et sa composante tangentielle de force sont nulles.

11Question

Comment varie le volume d’une masse donnée dans un fluide incompressible ?

Réponse

Il ne varie pas avec la pression extérieure.

12Question

Quels fluides sont pratiquement considérés comme incompressibles ?

Réponse

Les liquides, comme l’eau et l’huile.

13Question

Où s’applique la résultante de la force de pression ?

Réponse

Au centre de la surface de contact.

14Question

Quelle est la formule de la pression en fonction de la force et de la surface ?

Réponse

p=FSp=\frac{F}{S}

15Question

Par rapport à quoi la pression effective est-elle mesurée ?

Réponse

Par rapport à une référence, généralement l’atmosphère.

16Question

Quelle force effective agit sur une paroi horizontale immergée de surface SS à la profondeur hh ?

Réponse

F=ρghSF=\rho g hS

17Question

Dans un fluide au repos, de quoi dépend la pression ?

Réponse

De la profondeur, et non de la forme du récipient.

18Question

Comment varie la pression sur une surface horizontale dans un fluide au repos ?

Réponse

Elle est uniforme.

19Question

Quelle résultante effective agit sur une paroi verticale immergée sur une hauteur hh ?

Réponse

F=ρgSh2F=\rho g S\frac{h}{2}

20Question

Comment est dirigée la poussée d’Archimède et à quoi est-elle égale ?

Réponse

Vers le haut, elle égale le poids du fluide déplacé.

21Question

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

Réponse

A=ρLgVimmergeˊA=\rho_L g V_{immergé}

22Question

À quelle condition de masse volumique un solide immergé est-il en équilibre statique ?

Réponse

Lorsque sa masse volumique égale celle du liquide.

23Question

Quelle relation de masse volumique permet à un solide de flotter ?

Réponse

La masse volumique du liquide est supérieure à celle du solide.

24Question

Quelle relation de masse volumique fait couler un solide ?

Réponse

La masse volumique du solide est supérieure à celle du liquide.

25Question

Quel est le point d’application du poids total d’un objet ?

Réponse

Le centre de gravité G.

26Question

Où se situe le centre de carène B ?

Réponse

Au centre de gravité du volume de fluide déplacé.

27Question

Quelles conditions assurent l’équilibre statique d’un corps ?

Réponse

La résultante des forces est nulle et G et B sont alignés sur une même verticale.

28Question

Comment définit-on le débit volumique QvQ_v ?

Réponse

Le volume de fluide écoulé par unité de temps.

29Question

Dans un tube piézométrique, quelle relation relie la pression au point à celle de la surface libre ?

Réponse

La relation fondamentale de l’hydrostatique.

30Question

Sous quelle forme une machine hydraulique échange-t-elle de l’énergie avec le fluide ?

Réponse

Sous forme de travail.

31Question

Comment s’écrit le rendement d’une pompe hydraulique ?

Réponse

η=PnetPa\eta=\frac{P_{\mathrm{net}}}{P_a}

32Question

De quoi proviennent les pertes de charge linéaires dans une conduite ?

Réponse

Des frottements entre les couches de liquide et entre le liquide et la paroi.

33Question

Quelles perturbations provoquent les pertes de charge singulières ?

Réponse

Les accidents de parcours, comme les changements de direction ou de section, les vannes et les coudes.

34Question

Quelle formule donne la perte de charge linéaire spécifique ?

Réponse

JL=λLdV22J_L=\lambda\frac{L}{d}\frac{V^2}{2}

35Question

Quelle formule donne la perte de pression linéaire correspondante ?

Réponse

Δp=λLdρV22\Delta p=\lambda\frac{L}{d}\frac{\rho V^2}{2}

36Question

Quelle formule donne la perte de charge singulière spécifique ?

Réponse

JS=KSV22J_S=K_S\frac{V^2}{2}

37Question

De quelle coordonnée dépend la vitesse axiale uu dans un écoulement établi entre deux plaques ?

Réponse

De yy seulement.

38Question

Quelle dérivée de la vitesse axiale est nulle dans un écoulement établi entre deux plaques ?

Réponse

∂u∂x=0\frac{\partial u}{\partial x}=0

39Question

Quel est le profil de vitesse u(y)u(y) entre deux plaques séparées de 2h2h ?

Réponse

u(y)=−12μdpdx(h2−y2)u(y)=-\frac{1}{2\mu}\frac{dp}{dx}(h^2-y^2).

40Question

Où la vitesse est-elle maximale dans l’écoulement entre deux plaques ?

Réponse

Au centre, pour y=0y=0.

41Question

Quel est le débit volumique par unité de profondeur entre les plaques ?

Réponse

Q=−2h33μdpdxQ=-\frac{2h^3}{3\mu}\frac{dp}{dx}.

42Question

Quel est le profil de vitesse u(r) dans une conduite cylindrique ?

Réponse

u(r)=−14μdpdx(R2−r2)u(r)=-\frac{1}{4\mu}\frac{dp}{dx}(R^2-r^2)

43Question

Quelle forme a le profil de vitesse dans une conduite cylindrique ?

Réponse

Il est parabolique.

44Question

Quelle formule donne le débit volumique dans une conduite cylindrique ?

Réponse

Q=−πR48μdpdxQ=-\frac{\pi R^4}{8\mu}\frac{dp}{dx}

45Question

Quand un fluide est-il compressible ?

Réponse

Lorsque son volume pour une masse donnée varie avec la pression extérieure.

46Question

Que distingue un système ouvert d’un système fermé ?

Réponse

Un système ouvert échange de la matière et de l’énergie, tandis qu’un système fermé échange seulement de l’énergie.

47Question

Quel rapport définit γ\gamma pour un gaz parfait ?

Réponse

γ=CpCv\gamma=\frac{C_p}{C_v}

48Question

Quelle relation de Saint-Venant relie température et pression en transformation isentropique d’un gaz parfait ?

Réponse

T2T1=(p2p1)γ−1γ\frac{T_2}{T_1}=\left(\frac{p_2}{p_1}\right)^{\frac{\gamma-1}{\gamma}}

49Question

Qu’est-ce que l’état générateur d’un fluide dans un écoulement ?

Réponse

L’état du fluide en un point où la vitesse est supposée nulle.

50Question

Quel effet la compression de l’air a-t-elle sur sa température ?

Réponse

Elle augmente sa température.

51Question

Quelle différence de vitesse de l’air autour des ailes apparaît quand un avion accélère ?

Réponse

L’air circule plus vite au-dessus des ailes qu’en dessous.

52Question

Quelle force l’eau exerce-t-elle sur un objet immergé ?

Réponse

Une force ascendante.

53Question

De quoi dépend la viscosité d’un fluide newtonien ?

Réponse

Elle est constante ou varie uniquement avec la température.

54Question

De quoi dépend la viscosité d’un fluide non newtonien ?

Réponse

De la vitesse et des contraintes subies pendant l’écoulement.

55Question

Comment la viscosité cinématique est-elle liée à la viscosité dynamique ?

Réponse

ν=μρ\nu = \frac{\mu}{\rho}

56Question

À combien de poises équivaut une viscosité dynamique de 1 Pa·s ?

Réponse

10 poises.

57Question

Que devient la viscosité d’un liquide lorsque sa température augmente ?

Réponse

Elle décroît.

58Question

Comment varie le volume d’une masse donnée dans un fluide compressible ?

Réponse

Il varie avec la pression extérieure.

59Question

Qu’étudie l’hydrostatique et à quels fluides applique-t-elle les lois du fluide parfait ?

Réponse

Elle étudie l’équilibre des liquides et applique ces lois aux fluides réels.

60Question

Quels principes fondamentaux régissent la statique des fluides ?

Réponse

La pression, le théorème de Pascal, la poussée d’Archimède et la relation fondamentale de l’hydrostatique.

61Question

Qu’est-ce qu’une force de pression ?

Réponse

Une force de poussée exercée au contact d’un fluide et d’un autre corps.

62Question

Comment calculer la pression effective à partir des pressions absolue et atmosphérique ?

Réponse

Peff=Pab−PatmP_{eff}=P_{ab}-P_{atm}

63Question

À quelle distance verticale de la surface libre se trouve le centre de gravité d’une surface mouillée ?

Réponse

À la distance dd, où d=hd=h pour une paroi horizontale et d=h2d=\frac{h}{2} pour une paroi verticale ou inclinée.

64Question

Quel est le moment des pressions relatives autour de l’axe passant par GG sur une paroi verticale ?

Réponse

MG=ρgIG,ZM_G=\rho g I_{G,Z}, avec IG,Z=∫Sy2 dSI_{G,Z}=\int_S y^2\,dS.

65Question

Comment appelle-t-on un solide dont seule une partie est immergée ?

Réponse

Un solide flottant.

66Question

Quelles positions peut occuper un solide complètement immergé ?

Réponse

Il peut rester entre deux couches liquides ou toucher le fond et couler.

67Question

Quelle relation lie les masses volumiques d’un liquide et d’un solide flottant si le volume immergé est inférieur au volume solide ?

Réponse

ρL>ρS\rho_L>\rho_S

68Question

Où reste un solide dont la masse volumique égale celle du liquide ?

Réponse

Complètement immergé entre deux couches liquides.

69Question

Quand un corps immergé ou flottant est-il stable ?

Réponse

Lorsqu’il revient à sa position initiale après un déplacement.

70Question

Quel type d’équilibre produit G sous B pour un corps immergé ?

Réponse

Un équilibre stable.

71Question

Que décrit la dynamique des fluides ?

Réponse

Le comportement des fluides en mouvement.

72Question

Quelle viscosité le modèle de fluide parfait incompressible suppose-t-il ?

Réponse

Une viscosité nulle, μ=0\mu=0.

73Question

Quelles sont les trois équations fondamentales des fluides incompressibles parfaits ?

Réponse

La continuité, le théorème de Bernoulli et le théorème d’Euler.

74Question

Comment définit-on le débit massique QmQ_m ?

Réponse

La masse de fluide écoulée par unité de temps.

75Question

Dans le Venturi, quelle est l’altitude de la surface libre du tube piézométrique A′ ?

Réponse

3,061 m3{,}061\,\mathrm{m}

76Question

Dans le Venturi, quelle est l’altitude du point A ?

Réponse

0 m0\,\mathrm{m}

77Question

À quelle pression se trouvent les surfaces libres des tubes piézométriques du Venturi ?

Réponse

1 bar1\,\mathrm{bar}

78Question

Quelle est la masse volumique de l’eau dans l’exercice du Venturi ?

Réponse

1000 kg/m31000\,\mathrm{kg/m^3}

79Question

Quelles grandeurs caractérisent une machine hydraulique ?

Réponse

La puissance nette échangée, la puissance sur l’arbre et le rendement.

80Question

Quel est le signe du travail net échangé par une turbine hydraulique ?

Réponse

Il est négatif.

81Question

Quelle relation lie la distance entre les plaques et la demi-distance hh ?

Réponse

d=2hd=2h

82Question

Pourquoi la constante d’intégration est-elle négative dans le modèle d’écoulement entre deux plaques ?

Réponse

Parce que la pression diminue dans le sens de l’écoulement à cause des pertes de charge.

83Question

Comment s’exprime la vitesse moyenne entre les plaques en fonction de la vitesse centrale ?

Réponse

um=23ucu_m=\frac{2}{3}u_c.

84Question

Dans une conduite cylindrique, comment le rayon R est-il lié au diamètre D ?

Réponse

R=D2R=\frac{D}{2}

85Question

Comment s’exprime la vitesse moyenne en fonction de la vitesse axiale dans une conduite cylindrique ?

Réponse

um=uc2u_m=\frac{u_c}{2}

86Question

Comment varie la masse volumique des gaz avec la pression ?

Réponse

Elle varie avec la pression.

87Question

Quelle grandeur reste nulle lors d’une évolution adiabatique ?

Réponse

La chaleur échangée, δq\delta q.

88Question

Quelles sont les variables d’état citées pour un système thermodynamique ?

Réponse

La pression pp, la température TT et la masse volumique ρ\rho.

89Question

Quelle relation isentropique relie température et masse volumique pour un gaz parfait ?

Réponse

T2T1=(ρ2ρ1)γ−1\frac{T_2}{T_1}=\left(\frac{\rho_2}{\rho_1}\right)^{\gamma-1}

90Question

Quelles caractéristiques thermodynamiques au point d’arrêt égalent celles de l’état générateur en écoulement isentropique ?

Réponse

Πi\Pi_i, TiT_i et ρi\rho_i.

91Question

De combien la température diminue-t-elle en moyenne tous les 100 m dans la troposphère ?

Réponse

De 0,65 °C.

92Question

Quelle équation énergétique relie deux sections traversées par une machine hydraulique ?

Réponse

V22−V122+g(Z2−Z1)+p2−p1ρ−PnetQm=0\frac{V_2^2-V_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)+\frac{p_2-p_1}{\rho}-\frac{P_{\mathrm{net}}}{Q_m}=0

93Question

En quelle unité la pression s’exprime-t-elle ?

Réponse

En pascals.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 52 questions sur Flottabilité et dynamique des fluides.

1. Une montgolfière est gonflée avec de l’air chauffé, tandis que l’air extérieur reste plus froid. Quelle conséquence explique son ascension ?

2. Comment nomme-t-on l’étude des fluides au repos et celle des fluides en mouvement ?

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