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Fluides visqueux

Posté par
Scientifik
07-10-10 à 00:59

Bonsoir,
Je suis légèrement bloqué à un exercice sur les fluides visqueux:

On cherche à siphonner un liquide (masse volumique =eau) contenu dans un récipient de section S à l'aide d'un tube fin (section St<< S, R=4mm, Longueur L) en forme de U renversé. Le point A à la surface du récipient (altitude zA) est à la pression atmosphérique p0. On note zb l'altitude du point B dans la partie supérieure du tube et zC celle de l'extrémité inférieure C du tube.

1) On amorce le siphon avec la bouche en C. Exprimer la pression dans la bouche pour faire monter le liquide supposé parfait en B.

Pour ma part j'ai appliqué le théorème de Bernoulli entre C et B:
PC+gzC+(1/2)vC²=PB+gzB+(1/2)vB²

Puis après manipulation de l'expression j'ai:

PC=PB+(1/2)(vB²-vC²)-g(zC-zB)

Voila, donc j'aimerai bien savoir si mon expression de la pression dans la bouche pour faire monter le liquide supposé parfait en B est bonne ?
D'ailleurs j'hésite, dois je utiliser Bernoulli ici comme je l'ai fait ? Ou alors dois je utiliser la loi Hydrostatique ?
Dans quels cas (et pourquoi, d'une manière générale) dois je utiliser Bernoulli ou la loi Hydrostatique ?

2) Une fois amorcé (plus d'air dans le tube), il s'établit un écoulement permanent. Dans tout ce qui suit on fait l'approximation vA<<vB: justifier qualitativement cette approximation.

La pression diminue avec la hauteur, B est plus haut que A, donc la pression en B est plus faible que la pression en A. Or la vitesse d'un fluide augmente lorsque la pression exercée sur ce fluide diminue, or la pression en B est plus faible qu'en A, donc c'est pour cela que la vitesse en B est très supérieure à A.

Est ce l'explication demandée en 2 ? Ou me suis je trompé ?

J'ai besoin d'aide, juste que vous me dites si j'ai bon aux 2 questions ou pas, et me donner quelques indices et explications.

Je vous remercie d'avance, je vous souhaite une bonne soirée.

Posté par
bambou
re : Fluides visqueux 07-10-10 à 19:00

Bonsoir,

1) Tu as appliqué le théorème de Bernoulli au fluide {air} entre B et C ce n'est pas correct.  La pression de l'air en B est la même que la pression de l'air en C (la différence d'altitude et la faible masse volumique de l'air explqie cela).
Il faut appliquer Bernoulli entre les points A et B, en considérant que les vitesses v_a et v_b sont nulles : c'est le cas lorsque tu amorcçes le siphon et que le liquide n'est encore en mouvement.

Appliquer Bernoulli ou la loi de l'hydrostatique ? La loi de l'hydrstatique est en fait l'équation de Bernoulli appliquée à une situation où les fluides sot immobiles, donc toutes les vitesses sont nulles !

2) Lorsque le liquide est en mouvement, il y a conservation du débit  (fluide incompressible) donc V_a*S_a=V_b*S_b. L'énoncé dit que S_a>>S_b donc V_b>>V_a.

Posté par
Scientifik
re : Fluides visqueux 07-10-10 à 22:30

Bonsoir,
Je te remercie pour tes réponses.

Pour le 1), je ne comprends pas pourquoi appliqué Bernoulli entre B et C n'est pas correct ? Il est bien dit dans l'énoncé que l'on amorce le siphon avec la bouche en C.
De plus il me semble que la pression de l'air en B et en C ne sont pas les mêmes, la différence d'altitude entre B et C est plus importante qu'en A et B... Enfin bref je ne vois pas (et ne comprends pas) pourquoi il faut appliquer Bernoulli entre les points A et B

J'ai compris le fait que l'on considère vA et vB nulles, le siphon n'est pas encore amorcé donc le liquide est statique, immobile, donc pas de vitesse.

Des fois dans les TD on applique Bernoulli, et d'autres fois la loi Hydrostatique, mais je ne sais pas vraiment dans quel(s) cas appliquée l'une ou l'autre, pouvez vous m'expliquer plus en détails s'il vous plaît ?

Pour le 2) j'ai compris, avec la conservation du débit ça se tient. Mais la conservation du débit ne s'applique-t-elle pas aux fluides contenues dans des conduits horizontaux ? (seringue, conduits d'égouts, artères, etc...).
Et pour montrer que vB>> vA, ne pouvait-on pas aussi expliquer cette approximation avec les pressions, la hauteur, comme je l'ai dis dans le post précédent ? On peut expliquer cette approximation qu'avec la conservation du débit ??

Voila, j'ai besoin de réponses.
Que c'est dur les TD de Physique en 1ère année de Médecine

Je vous remercie d'avance, et vous souhaite une bonne soirée.

Posté par
Scientifik
re : Fluides visqueux 07-10-10 à 22:42

Pour le 1), je ne dois pas faire apparaître vB² et vA² dans mon équation de Bernoulli ? puisque les vitesses sont nulles (siphon non encore activé). Donc les termes (1/2)vB² et (1/2)vA²  n'apparaissent pas ? Car vA² et vB² nulles.

Donc j'ai PA=PB+g(zB-zA) au final après application de la loi de Bernoulli entre A et B ?
Est ce bien ça ?

Mais l'énoncé me laisse croire qu'il faut exprimer la pression en C, et non en A comme je l'ai fait...
Je suis paumé =/

Merci, bonne soirée.
(et désolé pour le double post).

Posté par
bambou
re : Fluides visqueux 07-10-10 à 23:40

En fait, le siphon démarre quand le liquide dépasse juste le point B, ensuite l'utilisateur enlève sa bouche. L'action de la bouche est de diminuer la pression au dessus du fluide pour vaincre la pesanteur et le faire monter dans le tuyau.
Calculer la pression en C revient à calculer la pression en B ici car les variations de pression dans un gaz sont très faibles sur d'aussi petites variations d'altitude (tu as peut-être vu le modèle de l'atmosphère isotherme en cours).

La conservation du débit s'applique dans n'importe quelle situation, pourvu que le fluide soit incompressible.

En ce qui concerne le choix Bernoulli/hydrostatique : la loi de l'hydrostatique ne s'applique QUE si les fluides sont immobiles (c'est la partie "statique" d'hydrostatique). Bernoulli est plus général et s'applique si le fluide est en mouvement (sous certaines conditions toutefois ma

Posté par
bambou
re : Fluides visqueux 07-10-10 à 23:42

(désolé fausse manip' et on ne peut pas éditer)

Je disais donc : Bernoulli est plus général et s'applique si le fluide est en mouvement (sous certaines conditions toutefois). Ainsi si tu applique Bernoulli et que tu considères le fluide au repos (et prend donc des vitesses nulles), tu obtient la même équation qu'en appliquant la loi de l'hydrostatique.
On peut donc dire que la loi de l'hydrostatique est un cas particulier de l'équation de Bernoulli.

J'espère t'voir éclairé.
Bambou.

Posté par
Scientifik
re : Fluides visqueux 08-10-10 à 00:02

Oui tu m'as bien éclairé, je te remercie.

Il y a un autre exercice qui me pose problème, pourtant je pense savoir ce qu'il faut faire mais ça m'donne un mauvais truc.

9) Transfusion.

Un patient possède une tension veineuse de 1 cm Hg. Une infirmière prépare une perfusion pour ce patient. Le flacon est placé sur un support à une hauteur h réglable entre 0 et 2m par rapport à l'aiguille. La pression dans le flacon est égale à la pression atmosphérique.

1) L'infirmière effectue une perfusion de sérum physiologique de masse volumique =eau=1000 kg.m-3). En négligeant l'effet de la viscosité sur l'écoulement de cette solution (tuyau et aiguille) calculer la hauteur minimale à laquelle l'infirmière doit soulever le flacon contenant le sérum.

Alors, je détermine d'abord la pression veineuse:
Pv=Tv+Patm=77 cm Hg

Ensuite j'applique cette formule: P=Patm+gh, avec g l'accélération de la pesanteur=10m.s-2
Ce qui me donne h=(Pv-Patm)/g

=> h=(77-76)/(1000*10)
donc h=1,0*10-4m

Personnellement je trouve ce résultat faux, mais je suis sûr que c'est cette formule que je dois appliquer.
Au vu de mon résultat je ne sais pas comment faire...

Une explication serait la bienvenue.
Merci, bonne soirée.

Posté par
Scientifik
re : Fluides visqueux 08-10-10 à 01:31

Par rapport à l'exercice du Siphon précédent:

3) Exprimer la vitesse vC du fluide à la sortie du tube et le débit QC de ce siphon. Calculer vC.

Alors voici l'expression que j'ai trouvé vC=(PC)/(P0+g(zA-zC)-(/2))

La racine s'applique pour tout.

Bon le débit c'est Q=v*S, avec S=

Pour vC après calcul je trouve 1m/s.
Est ce cohérent ? est ce le bon résultat ?

Bon là où je bloque, c'est cette question:

On fait varier ZC (tube déformable). Pour quelles valeurs de zC le siphon reste-il amorcé ?

Alors là je ne sais pas du tout comment faire...
Je sais que le siphon reste amorcé pour une valeur de zC à laquelle la vitesse en C vC n'est pas nulle, car si le siphon est amorcé alors la vitesse n'est pas nulle, mais je ne sais pas comment faire...

J'ai besoin d'explication, que l'on éclaire ma lampe.
Ce serait bien gentil.
(Désolé pour le double post, et pour toutes ces questions à la fois).

Je vous souhaite une bonne soirée et vous remercie d'avance.
Bonne soirée.

Posté par
Scientifik
re : Fluides visqueux 11-10-10 à 22:53



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