QCM : Mécanique des fluides (7 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans le modèle d’un fluide parfait, quels effets sont négligés ?

Les effets de la gravité et les échanges de matière
Les effets de la viscosité et de la conduction thermique
Les variations de masse volumique et les échanges de chaleur
Les variations de pression et les changements de vitesse

Les effets de la viscosité et de la conduction thermique

Explication

Le modèle de fluide parfait néglige la viscosité et la conduction thermique. La masse volumique constante caractérise plutôt un fluide incompressible.

2. Dans un écoulement permanent, quelles grandeurs ne dépendent pas du temps ?

La vitesse, la pression et la masse volumique
La vitesse, la température et la viscosité
La pression, la hauteur et la température
La masse volumique, la hauteur et la viscosité

La vitesse, la pression et la masse volumique

Explication

Un écoulement est permanent lorsque la vitesse, la pression et la masse volumique sont indépendantes du temps. Une hauteur ou une température constante ne fait pas partie de cette définition.

3. Pour un écoulement permanent unidimensionnel d’un fluide parfait incompressible, quelle somme reste constante le long de l’écoulement ?

La vitesse, la pression dynamique et l’énergie thermique massique
La pression, l’énergie cinétique volumique et l’énergie potentielle de pesanteur volumique
La pression, l’énergie thermique volumique et l’énergie potentielle élastique volumique
La masse volumique, l’énergie cinétique totale et l’énergie potentielle de pesanteur totale

La pression, l’énergie cinétique volumique et l’énergie potentielle de pesanteur volumique

Explication

Le théorème de Bernoulli conserve la somme de la pression et des deux contributions d’énergie volumique, cinétique et potentielle de pesanteur. La masse volumique est une propriété du fluide dans cette formulation, et non un terme énergétique de la somme.

4. Quelle grandeur l’équation de Bernoulli exprime-t-elle comme conservée le long de l’écoulement considéré ?

La quantité de mouvement volumique
La densité d’énergie volumique
La température du fluide
Le débit massique total

La densité d’énergie volumique

Explication

L’équation de Bernoulli exprime la conservation de la densité d’énergie volumique le long de l’écoulement considéré. Le débit massique concerne la conservation de la masse, et non cette interprétation énergétique.

5. Que désigne le débit massique d’un écoulement ?

Le volume qui traverse une section par unité de temps
La vitesse du fluide multipliée par la section traversée
La masse volumique du fluide multipliée par son volume
La masse qui traverse une section par unité de temps

La masse qui traverse une section par unité de temps

Explication

Le débit massique mesure la masse franchissant une section pendant une unité de temps. Le débit volumique, qui constitue un distracteur proche, mesure plutôt le volume écoulé par unité de temps.

6. Quelle propriété définit un fluide incompressible dans le modèle étudié ?

Sa masse volumique reste constante.
Sa pression reste constante le long de l’écoulement.
Sa vitesse reste constante dans le temps.
Sa viscosité est négligée dans le modèle.

Sa masse volumique reste constante.

Explication

Un fluide incompressible est défini par une masse volumique constante. Une vitesse indépendante du temps caractérise plutôt un écoulement permanent, et non l’incompressibilité.

7. Quel rôle joue le terme ρgh\rho gh dans l’équation de Bernoulli ?

Il représente l’énergie cinétique par unité de volume liée à la vitesse.
Il représente la pression exercée par le fluide en mouvement.
Il représente l’énergie dissipée par les effets de la viscosité.
Il représente l’énergie potentielle de pesanteur par unité de volume.

Il représente l’énergie potentielle de pesanteur par unité de volume.

Explication

Le terme ρgh\rho gh correspond à l’énergie potentielle de pesanteur volumique dans la somme conservée par l’équation de Bernoulli. Le terme cinétique dépend de la vitesse et s’écrit 12ρv2\frac{1}{2}\rho v^2.

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Quels effets néglige-t-on dans le modèle d’un fluide parfait ?

La viscosité et la conduction thermique.

Quelle grandeur reste constante dans un fluide incompressible ?

La masse volumique.

Quelle somme reste constante dans un écoulement permanent unidimensionnel d’un fluide parfait incompressible ?

P+12ρv2+ρghP + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh reste constante.

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