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Introduction à la turbulence (1981)
/ Alain LONGUET
/ 03-01-2007
/ Canal-U - OAI Archive
EDF
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Après avoir montré que la plupart des écoulements sont turbulents et mis en évidence le nombre de Reynolds, de manière classique, on décrit la structure tourbillonaire d'un écoulement turbulent et les mécanismes de dissipation d'énergie. On donne ensuite des indications sur les modèles de turbulence.GénériqueAuteurs : J.P. Benque et Y. Coeffé Réalisateur : A. Longuet Production : EDF (LNH), Ecole Polytechnique Copyright EDF / Ecole Polytechnique 1981 Mot(s) clés libre(s) : désordre, écoulement, ordre, reynolds, turbulence
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La physique des pâtes
/ UTLS - la suite
/ 14-07-2005
/ Canal-U - OAI Archive
COUSSOT Philippe
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On a l'habitude de classer la matière en solides, liquides ou gaz. Il existe cependant une classe de matériaux, les pâtes, dont le comportement mécanique et plus généralement les caractéristiques physiques sont en quelque sorte intermédiaires entre celles des liquides et des solides. Cette classe comprend des matériaux très divers : purées, compotes, sauces, yaourt, mousses, crèmes, gels, peintures, vernis, boues, ciment, colles, etc ; mais qui ont au moins un point commun : dans tous les cas il s'agit de fluides coincés, qui ne deviennent liquides que lorsqu'on leur fournit une énergie suffisante, et restent (ou redeviennent) solides si l'énergie fournie est trop faible. Cette propriété est ce qui fait l'intérêt principal de ces matériaux lors de leur utilisation (la mousse à raser reste sur le visage, bien avant de sécher la peinture appliquée sur un mur vertical ne coule plus, la boue argileuse conserve la forme qu'on lui a donnée en vue d'en faire une poterie, etc). En y regardant de plus près on se rend compte que cette transition solide-liquide se produit de manière relativement abrupte : une pâte n'est pas capable de couler à une vitesse modérée en régime permanent : soit elle coule vite, soit elle s'arrête. Ce phénomène conduit à une coexistence des phases liquide et solide dans la plupart des situations d'écoulement, et parfois à des évolutions catastrophiques. En outre des instabilités hydrodynamiques particulières (à vitesse nulle !) se développent avec ce type de matériaux : digitation lors de l'écartement de deux surfaces solides séparées par une fine couche de fluide ; goutte-à-goutte du ketchup ou de la mayonnaise sortant du tube ; compression simple (comme une éponge) ou craquelures lors du séchage ; vieillissement réversible au repos. Ces matériaux fascinants et complexes constituent un champ de recherche encore très ouvert. Une thermodynamique spécifique adaptée à ces fluides coincés peut elle être développée ? Quelles sont les origines microscopiques des comportements observés ? La réponse à ces questions fournira un cadre solide pour la formulation de matériaux industriels innovants (plus légers, plus robustes, contenant moins de produits nocifs, etc). Mot(s) clés libre(s) : boue, colloïde, comportement mécanique, déformation, écoulement, élasticité, instabilité hydrodynamique, magma, matériau granulaire, mécanique des fluides, milieux pâteux, mousse, pâte, polymère, rhéologie, science des matériaux, viscosité
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Écoulement stationnaire d'un fluide parfait incompressible, théorème de Bernoulli
/ École Normale Supérieure de Lyon, UNISCIEL, Culture Sciences Physique
/ 01-07-2015
/ Canal-u.fr
Chareyron Delphine, GRANIER Olivier, TABERLET Nicolas
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Une vidéo de 13 min 24 qui permet de retrouver expérimentalement et
analytiquement le théorème de Bernoulli et ses applications : Effet
Venturi, formule de Torricelli, portance, tube de Pitot. Mot(s) clés libre(s) : écoulement, mécanique des fluides, fluide, onde stationnaire, bernoulli
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Écoulement de Poiseuille d'un fluide visqueux
/ École Normale Supérieure de Lyon, UNISCIEL, Culture Sciences Physique
/ 19-12-2014
/ Canal-u.fr
Chareyron Delphine, GRANIER Olivier, TABERLET Nicolas
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Une vidéo de 8 mn 29 qui permet de retrouver expérimentalement et
analytiquement, le profil des vitesses de l'écoulement d'un fluide
visqueux dans un tuyau, le calcul du débit ainsi qu'une application
numérique. Mot(s) clés libre(s) : écoulement, fluide, poiseuille, vicosité, débit
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L'eau : un liquide ordinaire ou extraordinaire
/ UTLS - la suite
/ 15-07-2005
/ Canal-U - OAI Archive
CABANE Bernard
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L'eau est un liquide dont les propriétés sont tout à fait surprenantes, à la fois comme liquide pur et comme solvant. C'est un liquide très cohésif : ses températures de cristallisation et d'ébullition sont très élevées pour un liquide qui n'est ni ionique, ni métallique, et dont la masse molaire est faible. Cette cohésion est assurée par les liaisons hydrogène entre molécules d'eau ; l'eau fait ainsi partie d'un petit groupe de liquides qu'on appelle liquides associés. Cependant, parmi ces liquides, la cohésion de l'eau est remarquable, et elle se traduit par une chaleur spécifique énorme. Cette résistance aux variations de température a des conséquences climatiques importantes, puisque la capacité calorifique des océans leur fait jouer le rôle de régulateurs thermiques du climat. L'eau est aussi un liquide très cohésif d'un point de vue diélectrique : sa constante diélectrique est bien plus élevée que celle qu'on attendrait sur la base de la valeur du moment dipolaire de la molécule isolée. C'est aussi, dans les conditions usuelles de température et de pression, un liquide peu dense : les atomes y occupent moins de la moitié du volume total ; une grande partie du volume de l'eau liquide est donc formée de cavités. Le volume occupé par ces cavités varie de manière tout à fait anormale à basse température. D'abord, l'eau se dilate quand on la refroidit en dessous d'une température appelée température du maximum de densité. Ensuite, l'eau se dilate encore de 9 % en cristallisant, contrairement à la plupart des liquides, qui se contractent d'environ 10 % en cristallisant. Cette augmentation de volume, qui fait flotter la glace sur l'eau, a des conséquences environnementales considérables : si la glace était plus dense que l'eau liquide, toute la glace formée dans les régions arctiques coulerait au fond des océans au lieu de former une banquise qui les isole thermiquement des températures extérieures, et la production de glace continuerait jusqu'à congélation complète de ces océans Pour presque tous les liquides, l'application d'une pression réduit la fluidité et favorise le solide par rapport au liquide. Au contraire, pour l'eau à basse température, l'application d'une pression accroît la fluidité et favorise le liquide par rapport à la glace. Cet effet anormal de la pression permet à l'eau de rester fluide lorqu'elle est confinée dans des pores ou des films nanométriques, contrairement aux autres liquides qui se solidifient sous l'effet des pressions de confinement. Cette persistance de l'état fluide est capitale pour le fonctionnement des cellules biologiques : en effet, de nombreux processus requièrent le déplacement de couches d'hydratation avant le contact entre macromolécules, ou avant le passage d'un ligand vers son récepteur. De même le passage des ions à travers les canaux qui traversent les membranes des cellules n'est possible que grâce à l'état fluide de l'eau confinée dans ces canaux. Les théories anciennes attribuaient toutes ces anomalies au fait que les molécules d'eau sont liées par des liaisons H. En ce sens, l'eau devrait avoir des propriétés « en ligne » avec celles d'autres liquides associés (éthanol, glycols, amides). Pour les propriétés de cohésion, c'est une bonne hypothèse de départ bien que les propriétés de l'eau (densité d'énergie cohésive, constante diélectrique) soient supérieures à celles des liquides comparables. Pour les autres propriétés, cette hypothèse n'est pas suffisante : les autres liquides associés ne partagent pas les propriétés volumiques anormales de l'eau, ni son polymorphisme, ni son comportement comme solvant. Certains liquides ont un comportement qui ressemble à celui de l'eau pour une de ses propriétés : par exemple, on connaît quelques liquides qui se dilatent à basse température, ou en cristallisant. Nous découvrirons peut-être un jour que chacune des propriétés anormales de l'eau existe aussi dans un autre liquide. Cependant il est remarquable qu'un seul liquide rassemble autant d'anomalies. Il y a donc un besoin d'explication, auquel ne répondent pas les théories développées pour les liquides simples. Mot(s) clés libre(s) : cohésion, constante diélectrique, dissolution, eau, écoulement, fluidité, liaison hydrogène, permittivité, physique des liquides, solvant
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L'eau : un liquide ordinaire ou extraordinaire
/ UTLS - la suite
/ 15-07-2005
/ Canal-u.fr
CABANE Bernard
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L'eau est un liquide dont les propriétés sont tout à fait surprenantes, à la fois comme liquide pur et comme solvant. C'est un liquide très cohésif : ses températures de cristallisation et d'ébullition sont très élevées pour un liquide qui n'est ni ionique, ni métallique, et dont la masse molaire est faible. Cette cohésion est assurée par les liaisons hydrogène entre molécules d'eau ; l'eau fait ainsi partie d'un petit groupe de liquides qu'on appelle liquides associés. Cependant, parmi ces liquides, la cohésion de l'eau est remarquable, et elle se traduit par une chaleur spécifique énorme. Cette résistance aux variations de température a des conséquences climatiques importantes, puisque la capacité calorifique des océans leur fait jouer le rôle de régulateurs thermiques du climat. L'eau est aussi un liquide très cohésif d'un point de vue diélectrique : sa constante diélectrique est bien plus élevée que celle qu'on attendrait sur la base de la valeur du moment dipolaire de la molécule isolée. C'est aussi, dans les conditions usuelles de température et de pression, un liquide peu dense : les atomes y occupent moins de la moitié du volume total ; une grande partie du volume de l'eau liquide est donc formée de cavités. Le volume occupé par ces cavités varie de manière tout à fait anormale à basse température. D'abord, l'eau se dilate quand on la refroidit en dessous d'une température appelée température du maximum de densité. Ensuite, l'eau se dilate encore de 9 % en cristallisant, contrairement à la plupart des liquides, qui se contractent d'environ 10 % en cristallisant. Cette augmentation de volume, qui fait flotter la glace sur l'eau, a des conséquences environnementales considérables : si la glace était plus dense que l'eau liquide, toute la glace formée dans les régions arctiques coulerait au fond des océans au lieu de former une banquise qui les isole thermiquement des températures extérieures, et la production de glace continuerait jusqu'à congélation complète de ces océans Pour presque tous les liquides, l'application d'une pression réduit la fluidité et favorise le solide par rapport au liquide. Au contraire, pour l'eau à basse température, l'application d'une pression accroît la fluidité et favorise le liquide par rapport à la glace. Cet effet anormal de la pression permet à l'eau de rester fluide lorqu'elle est confinée dans des pores ou des films nanométriques, contrairement aux autres liquides qui se solidifient sous l'effet des pressions de confinement. Cette persistance de l'état fluide est capitale pour le fonctionnement des cellules biologiques : en effet, de nombreux processus requièrent le déplacement de couches d'hydratation avant le contact entre macromolécules, ou avant le passage d'un ligand vers son récepteur. De même le passage des ions à travers les canaux qui traversent les membranes des cellules n'est possible que grâce à l'état fluide de l'eau confinée dans ces canaux. Les théories anciennes attribuaient toutes ces anomalies au fait que les molécules d'eau sont liées par des liaisons H. En ce sens, l'eau devrait avoir des propriétés « en ligne » avec celles d'autres liquides associés (éthanol, glycols, amides). Pour les propriétés de cohésion, c'est une bonne hypothèse de départ bien que les propriétés de l'eau (densité d'énergie cohésive, constante diélectrique) soient supérieures à celles des liquides comparables. Pour les autres propriétés, cette hypothèse n'est pas suffisante : les autres liquides associés ne partagent pas les propriétés volumiques anormales de l'eau, ni son polymorphisme, ni son comportement comme solvant. Certains liquides ont un comportement qui ressemble à celui de l'eau pour une de ses propriétés : par exemple, on connaît quelques liquides qui se dilatent à basse température, ou en cristallisant. Nous découvrirons peut-être un jour que chacune des propriétés anormales de l'eau existe aussi dans un autre liquide. Cependant il est remarquable qu'un seul liquide rassemble autant d'anomalies. Il y a donc un besoin d'explication, auquel ne répondent pas les théories développées pour les liquides simples. Mot(s) clés libre(s) : écoulement, physique des liquides, permittivité, liaison hydrogène, fluidité, dissolution, constante diélectrique, cohésion, eau, solvant
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Pourquoi les avalanches tombent-elles plus vite que la pluie ?
/ ENS Lyon CultureSciences-Physique, Gabrielle Bonnet
/ 04-01-2006
/ Unisciel
Bonnet Gabrielle
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Quelle est la différence entre les frottements s'exerçant sur l'avalanche et ceux s'exerçant sur la pluie ?
Qu'est-ce qui fait que l'un de ces mouvements se rapproche d'une chute libre, alors que l'autre atteint rapidement
une vitesse limite pour laquelle les frottements ont la même intensité que le poids ? Mot(s) clés libre(s) : avalanches, souffle de l'avalanche, pluie, frottement fluide, sillage, écoulement, mécanique des fluides
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Le vaporisateur à parfum
/ SEMM Lille1, UNISCIEL
/ 21-10-2010
/ Canal-U - OAI Archive
BLONDEAU Jean-Marie, BONNEL Bernard, MIKOLAJCZYK Bernard, DESTRUN Gérard
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Le fonctionnement d'un vaporisateur à parfum s'explique facilement grâce à cette expérience, à l'aide d'un verre d'eau et de deux pailles. Cette expérience est une illustration du principe de Venturi. Mot(s) clés libre(s) : écoulement, effet Venturi, physique à main levée, pression, pression atmosphérique, pression dans un liquide, théorème de Bernoulli, tpe, vitesse d'écoulement
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Une balle de ping-pong récalcitrante
/ SEMM Lille1, UNISCIEL
/ 01-09-2009
/ Canal-U - OAI Archive
BLONDEAU Jean-Marie, BONNEL Bernard, DESTRUN Gérard, MIKOLAJCZYK Bernard
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On montre le paradoxe aérodynamique sur l’exemple d’une balle de ping-pong qui reste dans un entonnoir alors qu’on tente de la faire sortir en soufflant. Mot(s) clés libre(s) : conservation du débit, écoulement, effet Venturi, physique à main levée, pression, théorème de Bernoulli, tpe, vitesse d’écoulement
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Un entonnoir soufflant pour aspirer
/ SEMM Lille1, UNISCIEL
/ 01-09-2009
/ Canal-U - OAI Archive
BLONDEAU Jean-Marie, BONNEL Bernard, DESTRUN Gérard, MIKOLAJCZYK Bernard
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On montre, en soufflant dans un entonnoir, que la pression dans un courant d’air est plus faible si sa vitesse d’écoulement est plus grande. Mot(s) clés libre(s) : conservation du débit, écoulement, physique à main levée, pression, théorème de Bernoulli, tpe
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