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Vidéo question :: Reconnaître graphiquement un écoulement laminaire et turbulent autour d’un obstacle Physique • Deuxième année secondaire

La figure suivante montre la direction de deux écoulements de fluide différents autour d’un obstacle. L’écoulement d’un fluide est représenté par des lignes rouges en pointillés et l’écoulement de l’autre fluide par des lignes noires continues. Quelles lignes indiquent le flux turbulent à certains endroits ? [A] Uniquement les lignes noires continues [B] Uniquement les lignes rouges en pointillés [C] Les deux ensembles de lignes [D] Aucun ensemble de lignes

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La figure suivante montre la direction de deux écoulements de fluide différents autour d’un obstacle. L’écoulement d’un fluide est représenté par des lignes rouges en pointillés et l’écoulement de l’autre fluide par des lignes noires continues. Quelles lignes indiquent le flux qui est turbulent à certains endroits ? (A) uniquement les lignes noires continues, (B) uniquement les lignes rouges en pointillés, (C) les deux ensembles de lignes, (D) Aucun ensemble de lignes

Dans cette question, on nous montre une figure montrant la direction de deux fluides différents lorsqu’ils traversent un obstacle. L’écoulement d’un fluide est représenté par l’ensemble des lignes noires continues, et l’autre par les lignes rouges en pointillés. On nous demande de déterminer quel ensemble de lignes montre un écoulement qui est turbulent à certains endroits. Commençons par nous rappeler ce qu’est l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent et comment nous pouvons déterminer le type d’écoulement en utilisant les lignes de courant.

Lorsque nous parlons « d’écoulement », nous parlons du mouvement d’un fluide, d’un liquide ou d’un gaz à travers une zone. N’oubliez pas que les gaz et les liquides sont composés de nombreuses particules individuelles qui sont libres de se déplacer indépendamment les unes des autres. L’écoulement d’un fluide peut être décrit comme étant laminaire ou turbulent. L’écoulement laminaire se produit lorsque toutes les particules se déplacent uniformément, dans la même direction, à la même vitesse, sans vraiment dévier les unes des autres. En revanche, un écoulement turbulent se produit lors d’un changement important de direction et de vitesse des particules lorsqu’elles se déplacent.

Regardons un exemple d’écoulement laminaire. Notez que les lignes orange indiquant la direction de l’écoulement sont relativement droites et ne changent pas beaucoup de direction ou d’espacement. Ce sont les caractéristiques que nous attendons du flux laminaire d’un fluide. Il convient de mentionner que, comme dans cet exemple, les lignes ne doivent pas nécessairement être exactement droites et parallèles pour avoir un écoulement laminaire tant que les changements sont faibles et se produisent progressivement.

Voyons maintenant un exemple d’écoulement turbulent. Dans ce schéma d’écoulement turbulent, nous pouvons voir que les lignes de courant changent considérablement et ne circulent pas toutes dans la même direction. S’il y a un écoulement turbulent, nous devrions nous attendre à voir quelque chose comme ça, dans lequel il y a des zones où les lignes ne sont pas uniformes.

Dans cet esprit, regardons les ensembles de lignes dans la figure qui nous est donnée dans la question. Lorsque les lignes rouges en pointillés traversent l’objet, nous voyons qu’elles restent lisses et se déplacent avec les autres autour d’elles. Il n’y a pas de grand changement de direction lorsqu’elles passent autour de l’objet. Mais en regardant les lignes noires, nous pouvons voir que la ligne la plus proche de l’objet change de direction et forme un cercle avant de continuer. Cette partie de la figure nous montre que l’écoulement des lignes noires est turbulent dans la zone située à droite de l’objet.

Puisque les lignes rouges en pointillés se déplacent doucement après l’objet, nous pouvons voir qu’elles montrent un écoulement laminaire. Pour les lignes noires, puisqu’il existe une région où la direction d’une ligne change considérablement, nous avons identifié cela comme une zone d’écoulement turbulent. Cela signifie que l’option (A) est la bonne réponse. Les lignes qui montrent un écoulement turbulent à certains endroits sont uniquement les lignes noires continues.

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