Exp�riences de m�canique des fluides Viscosit�, fluides r�els, tension superficielle

Fluides r�els : r�gimes d'�coulement, viscosit�, pertes de charge, ...

Ecoulement d'un liquide dans une conduite horizontale

Un fluide s'�coule dans une conduite horizontale de section constante avec un d�bit d�termin�, � l'aide d'un robinet par exemple.
Des colonnes verticales plac�es r�guli�rement sur la conduite rep�rent les pressions � diff�rentes abscisses.
Si le liquide �tait parfait, on observerait une hauteur de liquide constante dans les colonnes manom�triques comme pour un liquide au repos.
Pour un liquide r�el, on observe une diminution r�guli�re de la pression tout au long de la conduite.

Exp�rience de Reynolds : voir le dispositif exp�rimental et les images

Quand le d�bit de l'eau est faible, le filet color� se maintient bien parall�lement au tube, sans osciller, ni se m�langer au fluide environnant.  L'�coulement est dit laminaire. Quand le d�bit de l'eau augmente, le filet color� se met � osciller et � diffuser dans tout le tube (photo ci-dessus)  L'�coulement est dit turbulent.

 Chute d'une bille dans un liquide : Voir les vid�os r�alis�es

Si le liquide �tait parfait, la bille serait soumise � deux forces :  son poids et la pouss�e d'Archim�de.  Il en r�sulterait un mouvement uniform�ment acc�l�r�. Dans un liquide r�el (par exemple de l'huile ou du glyc�rol), si on l�che la bille sans vitesse initiale, la vitesse de la bille augmente au d�but puis tend rapidement vers une constante.

Mesure de la viscosit� des fluides:

Viscosim�tre d'ENGLER

Viscosim�tre rotatif

Viscosim�tre d'Hubblehood 

viscosim�tre � chute de bille 

Voir le chapitre sur la viscosit� des fluides

Tension superficielle

M�nisque � la surface libre d'un liquide :

Contrairement � la relation fondamentale de l'hydrostatique, la surface libre d'un liquide n'est pas plane, mais forme un m�nisque dans les tubes �troits.

Ascension (ou d�pression) dans un tube capillaire :

L'eau "monte" dans un tube capillaire. Le mercure "descend" dans un tube capillaire

D�termination exp�rimentale du coefficient de tension superficielle (voir le TP)

Surface minimale d'une lame de savon :

Les lames minces prennent spontan�ment une forme telle que leur surface soit minimale. On forme une lame d'eau de savon sur un verre sur lequel on a plac� un fil de coton. Lorsqu'on perce une partie de cette lame, l'autre partie attire le fil comme une membrane �lastique. .

Flottaison d'une aiguille en acier sur de l'eau :

On peut r�ussir � faire flotter une fine aiguille en acier d�pos�e d�licatement � la surface libre de l'eau, ce qui est paradoxal puisque la densit� de l'acier est proche de 8.
On constate que la surface libre de l'eau se d�forme sous l'aiguille, comme une membrane �lastique. L'eau exerce sur l'aiguille des forces de tension superficielle qui compensent le poids de l'aiguille.
(Pour mieux r�ussir l'exp�rience, on peut d'abord d�poser sur l'eau une feuille de papier Joseph, puis d�poser l'aiguille dessus et faire couler d�licatement le papier.

Arrachement d'un anneau ou d'une lame :  voir le TP

Un anneau de rayon R (ou une lame) bien propre est suspendue � un syst�me permettant de mesurer la force F de sustentation.  On plonge l'anneau dans un liquide puis on descend lentement le r�cipient contenant le liquide. Le liquide forme une lame qui adh�re � l'anneau.  On mesure la valeur de la force F au moment de l'arrachement (voir le TP).

Dispositif exp�rimental :

  
Dynamom�tre

Voir aussi :

Cons�quences et applications du th�or�me de Bernoulli

Autres ressources disponibles
Cours de m�canique des fluides (BTS industriels)  Cours de fluidique (bac STL PLPI) des  exercices de fluidique (bac STL PLPI) des notices de travaux pratiques (bac STL PLPI)	r�solution de l'�quation de Colebrook (BTS Cira) le ph�nom�ne de cavitation (dans les pages BTS CIRA)  Exp�rience de Reynolds  Viscosit� dynamique et cin�matique Analyse dimensionnelle

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