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Mécanique fluide

Posté par
Valyy
11-12-18 à 17:55

Bonjour, voici mon probleme:
Un bateau fonce dans un iceberg qui fait un trou de 20cm2 dans sa coque à 1m au dessous de sa ligne de flottabilité et au bout de combien de temps aura t on atteint 5m2 d'eau ?

J'ai essayer de faire l'équation de Bernoulli malheureusement je suis coincé pour une valeur de pression et pour les vitesses...

Posté par
vanoise
re : Mécanique fluide 11-12-18 à 21:31

Bonsoir
Tu peux appliquer effectivement le théorème de Bernoulli entre un point de la surface libre de l'eau où la pression est Patm et la vitesse d'écoulement de l'eau nulle et un points au niveau de l'ouverture où la pression est (Patm+eau.g.h avec h=1m. Tu vas en déduire la vitesse d'écoulement de l'eau puis le débit volumique puisque tu connais l'aire S de l'ouverture dans la coque.
Evidemment tout cela est très simplifié par rapport à la réalité du naufrage du Titanic ! Il faut en particulier supposer ici que le trou dans la coque reste à une profondeur h constante au cours du temps...

Posté par
Valyy
re : Mécanique fluide 11-12-18 à 22:35

Merci ! Mais justement je ne comprends pas comment la vitesse pourrait être nulle...

Posté par
Valyy
re : Mécanique fluide 11-12-18 à 23:02

Si je prend le point B le niveau du trou et A  à 1m au dessus du point B
Je trouve l'équation:

Pa= Patm + rogh (h=1)
Puis en simplifiant j'ai

Ro×gh (h égal à 1) + 1/2ro (vitesse a)^2 = ro g zb +1/2 ro vB^2



Normalement je simplifie les deux équations mais ça me paraît pas logique....

Posté par
vanoise
re : Mécanique fluide 12-12-18 à 11:47

Il y a effectivement un piège et je reconnais que mon message précédent ne t'a pas aidé du tout à ce propos.
La pression
P(B)=Patm+eau.g.h est la pression à la profondeur h en statique des fluides c'est à dire en absence d'écoulement donc en absence de trou. Une fois la coque trouée, la pression au niveau du trou devient la pression de l'air qui est à l'intérieur du bateau. En absence de précision supplémentaire, on peut la considérer égale à la pression atmosphérique. Le théorème de Bernouilli appliqué entre A et B en présence du trou devient :

P_{(A)}+\frac{1}{2}\rho_{eau}.V_{(A)}^{2}+\rho_{eau}.g.z_{(A)}=P_{(B)}+\frac{1}{2}\rho_{eau}.V_{(B)}^{2}+\rho_{eau}.g.z_{(B)}

En prenant le niveau d'altitude nulle à la surface libre de l'eau :

P_{atm}+0+0=P_{atm}+\frac{1}{2}\rho_{eau}.V_{(B)}^{2}+\rho_{eau}.g.\left(-h\right)

 \\ V_{B}=\sqrt{2.g.h}

Posté par
Valyy
re : Mécanique fluide 12-12-18 à 14:05

C'est plus clair merci !
Mais pourquoi la vitesse de A est nulle ?
Car vA est pris en dehors du bateau donc on peut considérer qu'il n'y a pas d'écoulement car c'est négligeable vu qu'on est dans l'océan ?

Posté par
vanoise
re : Mécanique fluide 12-12-18 à 14:49

Tu peux effectivement dire que prélever un volume de 5m3 dans l'océan ne fait pas varier le niveau de la surface libre. J'idéalise évidemment la situation en négligeant l'existence des vagues... L'approximation un peu "limite" ici consiste à supposer que, malgré une masse d'eau embarquée de cinq tonnes, le bateau ne s'enfonce pas davantage dans l'eau : on considère h comme fixe dans cet exercice.
Quand on veut quantifier les choses (cas de la vidange d'un réservoir par exemple), on écrit la conservation du débit volumique du liquide  :
SA.VA=SB.VB
L'aire SA de la surface libre de l'océan est tellement grande devant l'aire SB du trou qu'il est possible de négliger VA devant VB.

Posté par
Valyy
re : Mécanique fluide 12-12-18 à 14:56

Je vous remercie de vos explications !



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