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Vidéo de question : Comparaison graphique de la vitesse d’écoulement d’un fluide Physique

La figure montre l’écoulement d’un fluide après une ligne perpendiculaire à l’écoulement. Les lignes grises représentent la direction de l’écoulement du fluide. La région noire représente un solide faisant obstacle à l’écoulement. Laquelle des deux régions encadrées présente un débit plus rapide ? [A] Région I [B] Région II

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Transcription de vidéo

La figure montre l’écoulement d’un fluide après une ligne perpendiculaire à l’écoulement. Les lignes grises représentent la direction de l’écoulement du fluide. La région noire représente un solide faisant obstacle à l’écoulement. Laquelle des deux régions encadrées présente un débit plus rapide ?

Alors, dans la figure, le fluide se déplace généralement de gauche à droite, mais il rencontre ce gros obstacle sur son chemin. Rappelons que ces lignes d’écoulement grises illustrent le mouvement de différentes couches du fluide. Ainsi, ces lignes courbes nous montrent comment le fluide est redirigé autour de l’obstacle. Maintenant, nous ne travaillons pas avec des nombres ou des mathématiques ici, mais nous pouvons utiliser les formes de lignes de courant comme celles-ci pour décrire qualitativement la nature de l’écoulement d’un fluide.

Par exemple, rappelons qu’un écoulement laminaire est caractérisé par des lignes de courant plus régulières et parallèles, comme celles que nous voyons ici dans la région II. Cela contraste avec les lignes plus irrégulièrement distribuées et plus courbes observées dans la région I. Rappelons que moins un écoulement est laminaire, plus il est turbulent et que la turbulence correspond à des zones d’écoulement où le fluide change de vitesse et de direction plus rapidement. Maintenant, les lignes de courant sur cette figure ne sont pas très chaotiques. Mais ce grand obstacle perpendiculaire fait quand même en sorte que les lignes de courant se courbent et s’écrasent de chaque côté.

Derrière l’obstacle dans la région I, nous voyons que les lignes de courant commencent à se courber plus doucement. Et puis elles continuent à s’uniformiser, ce qui entraîne un flux relativement régulier que nous voyons dans la région II. Mais la question nous demande quelle région a un écoulement de fluide plus rapide. Alors, qu’est-ce que tout cela a à voir avec le débit ? Pour répondre à cela, il faut rappeler que les différentes couches du fluide telles que celles représentées par les lignes de courant exercent comme une sorte de frottement les unes sur les autres.

Ainsi, dans les zones plus turbulentes où les couches changent de vitesse et de direction et se heurtent, les choses deviennent plus chaotiques et le fluide interfère avec lui-même. Entre ces deux régions encadrées, nous nous attendrions à ce que cela se produise davantage dans la région I, alors qu’ici, dans la région II, les choses suivent le courant. Les différentes couches se dirigent toutes dans la même direction à la même vitesse, de sorte qu’elles ne sont pas ralenties en interférant les unes avec les autres.

Ainsi, on peut dire que généralement les régions les plus stables d’un fluide présente un débit plus rapide que les régions les plus turbulentes. Nous avons déterminé que la région II est plus stable que la région I. On peut donc dire que la région II présente un débit plus rapide.

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