Universalis
Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

FLUIDES MÉCANIQUE DES

Statique des fluides

Théorème d'Archimède

Archimède - crédits : Hulton Archive/ Getty Images

Archimède

Hulton Archive/ Getty Images

Soit une surface finie plongée dans un fluide au repos. Le fluide placé d'un côté de cette surface exerce sur le fluide placé de l'autre côté des efforts appelés efforts de pression. Lorsque la surface est infiniment petite et d'aire dσ, la résultante de ces efforts de pression est une force infiniment petite, perpendiculaire à la surface, qui s'écrit :

où n est le vecteur unitaire normal à la surface. Le scalaire p est indépendant de l'orientation de l'élément de surface autour du point considéré, et est appelé pression statique du fluide ou, tout simplement, pression. Dans un champ de pesanteur, la pression du fluide n'est pas uniforme. En effet, l'équilibre des forces de pression et de pesanteur agissant sur un élément de volume s'exprime sous la forme :
g étant l'accélération de la pesanteur et z l'altitude comptée positivement vers le haut.

Lorsque le fluide peut être considéré comme peu compressible, ce qui est le cas des liquides, la relation (6) est équivalente à :

où p̂ est une constante appelée pression motrice. La pression est donc uniforme sur des plans horizontaux et croît linéairement avec la profondeur.

En conséquence, les forces de pression sur un corps plongé dans un fluide ont pour résultante une force dirigée vers le haut égale et opposée au poids du fluide déplacé, et dont le support passe par le centre d'inertie de ce fluide. Cela constitue le théorème d'Archimède.

Loi de Laplace

Deux fluides non miscibles sont séparés par une interface le long de laquelle existe une tension superficielle σ. C'est le rapport de la force qui s'exerce de part et d'autre d'un élément de courbe placé sur l'interface à la longueur de cet élément.

Lorsqu'il y a passage à travers une interface, il existe une discontinuité de la pression qui obéit à la loi de Laplace :

où r1 et r2 sont les rayons de courbure principaux de l'interface, le fluide A étant du côté de la concavité.

Loi de Jurin

Lorsqu'un tube cylindrique vertical de rayon r est plongé partiellement dans un liquide, le liquide s'élève en général à une hauteur h, donnée par la loi de Jurin :

θ est l'angle, appelé angle de contact, que fait le ménisque avec la paroi intérieure du tube. Remarquons que, dans le cas du mercure contenu dans un tube en verre, il y a dépression du liquide (h < O) : le ménisque est au-dessous de la surface libre.

La suite de cet article est accessible aux abonnés

  • Des contenus variés, complets et fiables
  • Accessible sur tous les écrans
  • Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

  • : docteur ès sciences, chef de la section fluides et thermique à l'École nationale supérieure des techniques avancées
  • : ingénieur en chef de l'Armement, professeur à l'École nationale supérieure des techniques avancées, maître de conférences à l'École polytechnique, directeur de l'enseignement militaire à la Délégation générale pour l'armement, Arcueil
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire de mécanique théorique de l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis

Classification

Pour citer cet article

Jean-François DEVILLERS, Claude FRANÇOIS et Bernard LE FUR. FLUIDES MÉCANIQUE DES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Archimède - crédits : Hulton Archive/ Getty Images

Archimède

Hulton Archive/ Getty Images

Équations de la dynamique des fluides - crédits : Encyclopædia Universalis France

Équations de la dynamique des fluides

Encyclopædia Universalis France

Turbulences en fonction du nombre de Reynolds - crédits : G. L. Brown, A. L. Roshko, California Institute of Technology, Pasadena, Californie

Turbulences en fonction du nombre de Reynolds

G. L. Brown, A. L. Roshko, California Institute of Technology, Pasadena, Californie

Afficher les 4 médias de l'article FLUIDES MÉCANIQUE DES

Autres références

  • AÉRODYNAMIQUE

    • Écrit par , et
    • 7 226 mots
    • 7 médias
    Écoulement aérodynamique - crédits : ONERA
    Les équations dites de Navier-Stokes 'constituent le principal modèle mathématique de l'aérodynamique « classique », c'est-à-dire limitée au régime continu pour lequel les échelles de longueur caractéristiques sont grandes par rapport au libre parcours moyen des molécules et à des niveaux d'énergie excluant...

  • CAFFARELLI LUIS (1948- )

    • Écrit par
    • 1 254 mots
    • 1 média
    ...mathématicien canado-américain Louis Nirenberg (1925-2020, Prix Abel 2015), professeur à l'institut Courant (New York), le domaine des équations régissant la dynamique des fluides. Ils étudient en particulier les équations de Navier-Stokes, introduites en 1822 par le physicien et ingénieur français Claude Louis...

  • COANDA EFFET

    • Écrit par
    • 563 mots

    Étrange phénomène de la mécanique des fluides, découvert par hasard, à la suite d'un contretemps, au cours d'une expérience d'aéronautique, par l'ingénieur aérodynamicien roumain Henri Coanda (1886-1972), qui lui donna son nom.

    L'effet Coanda se présente de la manière...

  • DÉRIVÉES PARTIELLES (ÉQUATIONS AUX) - Équations non linéaires

    • Écrit par
    • 10 628 mots
    • 3 médias
    Pour comprendre la difficulté du problème, on peut considérer un modèle « abstrait » qui décrit la distribution des vitesses d'un fluide monodimensionnel sans force extérieure. Le mouvement des particules est donné par l'équation différentielle ordinaire :
    et la relation fondamentale...
  • Afficher les 35 références
Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

Rejoignez-nous

Inscrivez-vous à notre newsletter