FLUIDE, physique

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Viscosité

Au plan macroscopique, la première manifestation d'un liquide est la viscosité dont on fait spontanément l'expérience quand, pour tester les caractéristiques d'une huile, on en place une goutte entre deux doigts qu'on déplace parallèlement l'un par rapport à l'autre. Dans cette opération, dite de cisaillement, on évalue la force de résistance au mouvement. Elle est proportionnelle aux aires des surfaces en regard et inversement proportionnelle à la distance entre ces surfaces. Le coefficient de proportionnalité entre la force et la vitesse relative des deux doigts (ou plaques) en regard est la viscosité. En termes plus savants, on dit que la contrainte de cisaillement (la force par unité de surface) varie linéairement avec le gradient de vitesse (la variation de vitesse par unité de distance). Isaac Newton a le premier exprimé cette loi, mais il a fallu attendre le milieu du xixe siècle et les expériences du physiologiste français Jean-Louis Marie Poiseuille, qui s'intéressait aux écoulements du sang dans les vaisseaux, pour qu'une étude quantitative en soit menée. La raison de ce décalage dans le temps est que, lorsque la vitesse est assez élevée, les forces de frottement fluide qui, dans un tube, se traduisent par la perte de charge (chute de pression par unité de longueur) sont principalement dues à la turbulence : la viscosité n'intervient qu'indirectement. Le nombre de Reynolds, du nom du physicien britannique qui a étudié en premier cette apparition de turbulence dans un tube cylindrique, permet de caractériser le seuil d'apparition de la turbulence.

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Écrit par :

  • : directeur honoraire de l'École normale supérieure, Paris

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Pour citer l’article

Étienne GUYON, « FLUIDE, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/fluide-physique/