Flashcards : Notions de mécanique des fluides (77 cartes)

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1Question

Qu’étudie la mécanique des fluides ?

Réponse

Les écoulements de liquides et de gaz soumis à des forces ou à des contraintes.

2Question

Que distingue la statique de la dynamique des fluides ?

Réponse

La statique étudie les fluides au repos, tandis que la dynamique étudie ceux en mouvement.

3Question

Qu’est-ce qu’un fluide ?

Réponse

Un milieu matériel continu, déformable, sans rigidité et capable de s’écouler.

4Question

Comment varie la viscosité d’un fluide non newtonien durant l’écoulement ?

Réponse

Elle varie avec la vitesse et les contraintes subies.

5Question

Quelle composante de force est nulle dans le modèle du fluide parfait ?

Réponse

La composante tangentielle de la force exercée sur une surface élémentaire.

6Question

Quelles forces caractérisent un fluide réel ?

Réponse

Les forces tangentielles de frottement interne qui s’opposent au glissement relatif des couches fluides.

7Question

Comment varie le volume d’une masse donnée de fluide incompressible avec la pression extérieure ?

Réponse

Il ne varie pas avec la pression extérieure.

8Question

Comment se calcule la masse volumique ρ\rho à partir de la masse et du volume ?

Réponse

ρ=mV\rho = \frac{m}{V}

9Question

Comment se calcule le poids volumique ϖ\varpi ?

Réponse

ϖ=ρg=mgV\varpi = \rho g = \frac{mg}{V}

10Question

À quel fluide de référence compare-t-on la masse volumique d’un liquide pour définir sa densité ?

Réponse

À l’eau.

11Question

Que caractérise la viscosité d’un fluide ?

Réponse

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

12Question

Quelle relation donne la force de frottement entre deux couches fluides séparées de Δz\Delta z ?

Réponse

F=μSΔvΔzF = \mu S \frac{\Delta v}{\Delta z}

13Question

Quelle est la formule de la viscosité cinématique ?

Réponse

ν=μρ\nu = \frac{\mu}{\rho}

14Question

Comment définit-on la pression en un point d’un fluide ?

Réponse

L’intensité de la composante normale de la force par unité de surface.

15Question

Quelle formule exprime la pression PAP_A à partir de dFNdF_N et dSdS ?

Réponse

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

16Question

Quelle relation relie les pressions de deux points d’un fluide incompressible au repos ?

Réponse

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

17Question

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.

18Question

Quelle formule donne la résultante des forces de pression relatives sur une paroi plane verticale ?

Réponse

R=PGSR=P_GS

19Question

À quoi correspond PGP_G dans la formule de la résultante sur une paroi plane verticale ?

Réponse

À la pression au centre de surface.

20Question

Quelle force verticale subit un corps immergé dans un fluide en équilibre ?

Réponse

Une poussée dirigée vers le haut, égale au poids du fluide déplacé.

21Question

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

Réponse

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

22Question

Quelle relation relie PAP_A et PBP_B dans un même fluide au repos, avec l’axe vertical orienté vers le haut ?

Réponse

PB−PA=ρg(ZA−ZB)P_B-P_A=\rho g(Z_A-Z_B)

23Question

Comment déterminer les pressions dans un tube contenant plusieurs fluides immiscibles au repos ?

Réponse

Appliquer séparément la relation hydrostatique dans chaque liquide, puis combiner les relations aux interfaces.

24Question

Comment déterminer les pressions ou les niveaux dans un tube contenant plusieurs fluides immiscibles au repos ?

Réponse

Combiner aux interfaces les relations hydrostatiques appliquées séparément dans chaque liquide.

25Question

Quelle formule donne la résultante des pressions sur une surface plane ?

Réponse

R=PGSR=P_GS

26Question

Que représente SS dans la formule de la résultante des pressions ?

Réponse

L’aire de la surface.

27Question

Quelle formule donne la résultante sur un rectangle vertical dont le bord supérieur est à la surface libre ?

Réponse

R=12ρgbh2R=\frac{1}{2}\rho g b h^2

28Question

Comment détermine-t-on la position du centre de poussée d’une surface plane ?

Réponse

y0=−ϖIRy_0=-\frac{\varpi I}{R}

29Question

À quoi est égale la poussée d’Archimède exercée sur un corps immergé ?

Réponse

Au poids du fluide déplacé.

30Question

Dans quelle direction agit la poussée d’Archimède sur un corps immergé ?

Réponse

Vers le haut.

31Question

Quelle égalité vérifie un corps flottant à l’équilibre ?

Réponse

Son poids est égal à la poussée d’Archimède.

32Question

Quelle formule donne la fraction immergée d’un corps homogène flottant ?

Réponse

F=ρcorpsρfluideF=\frac{\rho_{corps}}{\rho_{fluide}}

33Question

Quand un écoulement est-il permanent, et doit-il être uniforme dans l’espace ?

Réponse

Lorsque le champ de vitesse reste constant dans le temps ; il n’a pas à être uniforme dans l’espace.

34Question

Quelle équation de continuité s’applique à un fluide incompressible en écoulement permanent ?

Réponse

S1V1=S2V2S_1V_1=S_2V_2

35Question

Quelle relation exprime le débit massique en fonction de la masse volumique, de la section et de la vitesse ?

Réponse

qm=ρSVq_m=\rho SV

36Question

Quelle relation exprime le débit volumique en fonction de la section et de la vitesse ?

Réponse

qv=SVq_v=SV

37Question

Quel lien relie le débit massique au débit volumique ?

Réponse

qm=ρqvq_m=\rho q_v

38Question

Quelle est l’expression du théorème de Bernoulli le long d’une ligne de courant ?

Réponse

Pρ+V22+gZ=constante\frac{P}{\rho}+\frac{V^2}{2}+gZ=\mathrm{constante}

39Question

Quelles conditions permettent d’appliquer le théorème de Bernoulli sous cette forme ?

Réponse

Écoulement permanent d’un fluide parfait incompressible, sans échange de travail.

40Question

Quelle relation exprime le théorème d’Euler pour un fluide isolé ?

Réponse

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

41Question

Comment les filets fluides se comportent-ils en régime laminaire ?

Réponse

Ils suivent des lignes régulières sensiblement parallèles.

42Question

Comment les filets fluides se comportent-ils en régime turbulent ?

Réponse

Ils s’enchevêtrent et s’enroulent sur eux-mêmes.

43Question

Quelle formule définit le nombre de Reynolds ?

Réponse

Re=VdνRe=\frac{Vd}{\nu}

44Question

Que représente ν\nu dans la formule du nombre de Reynolds ?

Réponse

La viscosité cinématique.

45Question

Quelle valeur de Reynolds sépare les régimes laminaire et turbulent ?

Réponse

Re=2000Re=2000

46Question

Que représente la perte de charge entre deux points pour un fluide ?

Réponse

La perte d’énergie par frottement visqueux par unité de masse.

47Question

Quelle équation de Bernoulli s’applique à un fluide réel sans machine hydraulique ?

Réponse

V22−V122+g(Z2−Z1)+P2−P1ρ=J12\frac{V_2^2-V_1^2}{2}+g(Z_2-Z_1)+\frac{P_2-P_1}{\rho}=J_{12}

48Question

Que désigne J12J_{12} dans l’équation de Bernoulli pour un fluide réel ?

Réponse

La perte de charge entre les points 1 et 2.

49Question

Comment s’exprime la perte de charge totale entre deux points ?

Réponse

J12=JL+JsJ_{12}=J_L+J_s

50Question

Que représentent JLJ_L et JsJ_s dans la perte de charge totale ?

Réponse

La perte de charge linéaire et la perte de charge singulière.

51Question

Comment l’élément de volume d’un fluide continu se compare-t-il à ses molécules ?

Réponse

Il est beaucoup plus grand que les molécules qui le constituent.

52Question

Quelle est l’unité de la viscosité dynamique μ\mu ?

Réponse

Le Pa·s, équivalent à kgm⋅s\frac{\text{kg}}{\text{m·s}}.

53Question

Combien de mètres carrés par seconde vaut un Stokes ?

Réponse

10−4 m2/s10^{-4}\ \text{m}^2/\text{s}

54Question

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}.

55Question

À combien de bars correspond environ la pression hydrostatique de l’eau à 10 m ?

Réponse

Environ 1 bar.

56Question

De combien la pression hydrostatique de l’eau augmente-t-elle par tranche supplémentaire de 10 m ?

Réponse

Environ 1 bar.

57Question

Quelle formule donne le moment des forces de pression relatives au centre de surface ?

Réponse

MG=ϖI(G,Z)M_G=\varpi I_{(G,Z)}

58Question

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

Réponse

Le moment quadratique de la surface autour de l’axe passant par son centre.

59Question

Quelle formule donne la coordonnée du centre de poussée selon la convention de signes du cours ?

Réponse

y0=−I(G,Z)PGSy_0=-\frac{I_{(G,Z)}}{P_GS}

60Question

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

Réponse

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

61Question

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

Réponse

Lorsque le centre de poussée est au-dessous du centre de gravité.

62Question

Dans le tube en U décrit, quelle valeur hydrostatique obtient-on pour P2P_2 ?

Réponse

1 050 mbar.

63Question

Dans le tube en U décrit, quelle valeur hydrostatique obtient-on pour P3P_3 ?

Réponse

1 030 mbar.

64Question

Dans le tube en U décrit, quelle masse volumique a le mélange eau-alcool à l’équilibre ?

Réponse

800 kg/m³.

65Question

Quel moment quadratique a un rectangle de largeur bb et de hauteur hh autour de son axe central parallèle à sa largeur ?

Réponse

I=bh312I=\frac{bh^3}{12}

66Question

Quel moment quadratique a un disque de diamètre dd autour d’un axe diamétral passant par son centre ?

Réponse

I=πd464I=\frac{\pi d^4}{64}

67Question

Quelle fraction de son volume une sphère flotte-t-elle dans une huile de masse volumique 800 kg/m³ ?

Réponse

64 %.

68Question

Quelle fraction du volume d’un iceberg de glace est immergée dans l’eau de mer ?

Réponse

Environ 97 %.

69Question

De quoi dépend la fraction immergée d’un iceberg flottant dans l’eau de mer ?

Réponse

Elle ne dépend pas de sa forme.

70Question

Quels appareils le modèle des fluides incompressibles aide-t-il à comprendre ?

Réponse

Le tube de Pitot, le tube de Venturi et le diaphragme.

71Question

Dans quelle condition les lois des fluides incompressibles s’appliquent-elles à certains fluides compressibles ?

Réponse

Lorsque la variation de pression est faible.

72Question

Qu’exige la prise en compte de la compressibilité dans les calculs ?

Réponse

Des formules appropriées.

73Question

En quelles catégories se subdivisent les écoulements turbulents ?

Réponse

En écoulements turbulents lisses et turbulents rugueux.

74Question

Qui a mis en évidence les régimes laminaire et turbulent, et en quelle année ?

Réponse

Reynolds, 1883.

75Question

Quelle relation existe entre les lignes piézométrique et de charge à vitesse constante ?

Réponse

Elles sont parallèles.

76Question

À quoi correspond la perte de charge linéaire dans un écoulement permanent à vitesse constante ?

Réponse

À la variation de hauteur piézométrique entre les points considérés.

77Question

À quoi correspond la perte de charge totale en hauteur depuis le début de l’écoulement ?

Réponse

À l’écart entre la ligne de charge et le plan de charge.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 56 questions sur Notions de mécanique des fluides.

1. Comment qualifier un écoulement pour lequel M>1M>1 ?

2. Que représente la perte de charge entre deux points d’un écoulement réel ?

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