Transcription de la vidéo
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) les deux ensembles de lignes, (B) les lignes noires continues uniquement, (C) les lignes rouges en pointillés uniquement, (D) aucun ensemble de lignes.
Ici, nous essayons de reconnaître la turbulence dans l’écoulement d’un fluide. Commençons par rappeler brièvement comment nous pouvons modéliser certaines des propriétés de l’écoulement du fluide.
Le mouvement des fluides est généralement très compliqué à modéliser quantitativement, mais nous pouvons en apprendre davantage sur l’écoulement d’un fluide en observant certaines de ses caractéristiques qualitatives. Une façon de le faire est de dessiner des lignes de courant pour représenter le mouvement des différentes couches du fluide. C’est ce que représentent ces différents ensembles de ligne sur la figure. Les deux ensembles de lignes aident à montrer le mouvement de deux fluides différents. Dans cette question, nous voulons reconnaître si l’un ou l’autre ensemble de lignes montre une turbulence dans l’écoulement.
Rappelons que l’écoulement d’un fluide est turbulent lorsque les couches de fluide changent rapidement de vitesse et de direction. L’écoulement turbulent est chaotique et se caractérise par des lignes de courant irrégulières, très incurvées ou regroupées. Rappelons également que l’écoulement turbulent est le contraire de l’écoulement laminaire. En écoulement laminaire, les couches de fluide se déplacent bien ensemble et ont une vitesse et une direction plus homogènes les unes par rapport aux autres. Nous pouvons le voir dans les lignes de courant qui ne se courbent doucement et restent espacées de manière égale.
Notez que cela décrit les motifs représentés par les deux ensembles de droites dans la figure. Les lignes en pointillés rouges et les lignes en trait plein noir semblent montrer un écoulement laminaire. Bien sûr, il y a ce grand obstacle sur la trajectoire du fluide. Mais même si le fluide est redirigé autour de l’obstacle, les couches restent espacées de manière assez uniforme sans changements rapides de direction. Par conséquent, nous pouvons identifier l’option (D) comme la meilleure réponse. Aucun des deux ensembles de lignes ne montre des zones de turbulence dans l’écoulement du fluide.