Les lois des fluides liquides sont des principes fondamentaux qui décrivent le comportement des liquides en mouvement ou au repos. Ces lois, telles que l'équation de continuité, la loi de Bernoulli, la loi de Pascal et la loi d'Archimède, entre autres, sont cruciales dans diverses disciplines telles que l'ingénierie, la physique et la biologie.
Ils fournissent un cadre théorique pour comprendre les phénomènes de mécanique des fluides tels que l'écoulement de liquides dans les systèmes de tuyauterie, la flottaison d'objets dans les fluides, la conception des avions et la circulation sanguine dans le corps humain.
Nous proposons ci-dessous une explication simplifiée de ces lois, principes et équations.
Équation de continuité
Imaginons une puissante rivière qui coule constamment. L'équation de continuité nous dit que la quantité d'eau entrant en un point donné de la rivière doit être égale à la quantité qui en sort au même point, tant qu'il n'y a pas d'accumulation ou de perte d'eau dans le système.
Cette loi établit une relation directe entre la vitesse et la section transversale d'un écoulement de fluide. En ingénierie, cette loi est souvent appliquée dans la conception de systèmes de canalisations et de canaux pour garantir un écoulement uniforme et efficace des liquides.
Loi de Bernoulli
Si vous avez déjà soufflé sur la surface d'une boisson chaude pour la refroidir, vous avez expérimenté la loi de Bernoulli en action. Cette loi établit une relation entre la pression, la vitesse et la hauteur d'un fluide incompressible en mouvement.
Dans un écoulement sans friction, l'énergie totale du fluide (cinétique, potentiel et pression) reste constante tout au long de l'écoulement. Les avions volent, les montagnes russes glissent et les gouttes de pluie tombent grâce aux principes décrits par cette loi.
Le principe de Pascal
Imaginez une poche à eau avec plusieurs pailles insérées. Si vous exercez une pression sur une paille, toutes les autres en ressentiront l’effet. Le principe de Pascal stipule que la pression appliquée en un point d'un fluide contenu dans un récipient se transmet sans diminution à tous les points du fluide et aux parois du récipient.
Ce principe de l'ingénierie des fluides est appliqué en ingénierie hydraulique et dans la compréhension du fonctionnement de dispositifs tels que les vérins hydrauliques utilisés pour soulever les voitures dans les ateliers de mécanique.
Le principe d'Archimede
Lorsque vous plongez dans une piscine, vous expérimentez le principe d'Archimède en action. Ce principe stipule qu'un objet immergé dans un fluide subit une force de poussée égale au poids du volume de fluide déplacé par l'objet.
Par exemple, les navires flottent parce que l’eau qu’ils déplacent pèse autant que le navire lui-même. Grâce à cette loi, des phénomènes tels que le flottement des icebergs et la formation de courants océaniques peuvent être étudiés.
Loi de Stokes
Cette loi, développée par le physicien britannique George Gabriel Stokes au XIXe siècle, décrit la force de traînée subie par une particule sphérique de petite taille se déplaçant dans un fluide visqueux à des vitesses relativement faibles.
La loi de Stokes est particulièrement pertinente dans la dynamique des microfluides et dans les applications où le mouvement des petites particules dans des liquides visqueux joue un rôle important, comme dans la sédimentation des particules en suspension, la diffusion des particules dans les fluides biologiques et la filtration dans les systèmes de filtration. membranes. De plus, il est utilisé dans la détermination de la viscosité des fluides grâce à des techniques expérimentales telles que la viscosimétrie.
Un exemple de cette loi se produit lorsqu'une goutte de pluie tombe lentement à travers la fenêtre : vous voyez la loi de Stokes en action.
