La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Les fluides et la Rhéologie Les montres molles de Salvador Dali La recherche et lenseignement de la physique Oujda avril 2007.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Les fluides et la Rhéologie Les montres molles de Salvador Dali La recherche et lenseignement de la physique Oujda avril 2007."— Transcription de la présentation:

1 Les fluides et la Rhéologie Les montres molles de Salvador Dali La recherche et lenseignement de la physique Oujda avril 2007

2 Avec Jean Pierre.Hulin et Luc Petit 2 livres

3 Autres références FERMIGIER Marc. Hydrodynamique physique : problèmes résolus avec rappels de cours. Paris : Dunod, (coll. Physique). - Multimedia fluid dynamics CUP (Cambridge) version française - P. COUSSOT J.L. GROSSIORD comprendre la rhéologie Paris EDP Sciences Textes et Documents pour la Classe (TDC) (15 avril 2007) : les écoulements de la matière (avec E.G., H. Vandamme…) -

4 Films du National committe for fluid mechanics remarquable série de films sur les thèmes principaux de la mécanique des fluides Album of fluid motions M. Van Dyke Images des fluides en écoulement Gallery of fluid motions physics of fluids Compétition à loccasion des rencontres annuelles APS Les images

5 Les écoulements et le temps 1) Le temps des écoulements 2) Le temps de la matière

6 La clepsydre et le sablier Figure 1 - Ecoulement d'un mélange de grains dans un sablier. On note que les gros grains (colorés) sécoulent jusquau bas de lavalanche alors que les plus petits (blancs) restent au voisinage du sommet du cône inférieur. On étudiera cet effet de ségrégation dans le dp 68b (Document S. Bourlès, GMCM Rennes). Deux horloges de matière

7 De lexpérience de labo à la présentation de musée P. Jenffer à Oujda

8 Le silly putty Une horloge de matière molle Le silly putty …ou le Redux

9 1) Le temps des écoulements Relation déformation- contrainte

10 Cisaillement Solide élastique Liquide visqueux cisaillement

11 Elongation Solide élastique Liquide visqueux élongation

12 Filet de miel

13 La viscosité Quelques ordres de grandeur de viscosité (viscosité dynamique )

14 Glacier Barnard (Alaska) la viscosité est fois celle de leau,

15 - Vue radar du champ de vitesse d'écoulement de la glace dans le glacier Lambert en Antarctique (les flèches indiquent la vitesse des écoulements). La mesure est faite par un interférogramme obtenu à partir de la différence entre les signaux reçus à des intervalles de temps de 24 jours. Les couleurs marquent la grandeur de la vitesse (échelle en bas à droite) et les vecteurs sa direction. Les régions grises correspondent à une absence de mouvement détectable On note que la vitesse est plus importante au milieu du glacier que sur les bords. La plus grande vitesse à lavant du glacier sexplique par labsence de glace par devant Visu glacier

16 « Pitch drop » (ig nobel 2005) 7 gouttes de goudron ont coulé depuis 1927 La viscosité est estimée à 1O 11 fois celle de leau

17 Flot de lave Vue d'une coulée de lave pahoehoe (Document M. Moreira, Institut de Physique du Globe de Paris). La viscosité = 10 7 fois celle de leau

18 Viscosité cinématique viscosité cinématique m 2 / s Pour leau m 2 /s Pour lair m 2 /s Viscosité cinématique

19 Mise en rotation dun liquide Huile10000 fois la viscosité de leau Huile10 fois la viscosité de leau Documents Marc Fermigier multimedia fluid mechanics (CUP) s

20 Les écoulements secondaires Effet des feuilles de thé (A.Einstein)

21 Spin up U R du à laccélération du liquide au fond du récipient compensé par U r vers lintérieur qui convecte la quantité de mouvement Cest le contraire de leffet des feuilles de thé décrit par A. Einstein

22 Figure 3 - Ecoulement à lintérieur dun méandre : à lécoulement principal le long de la rivière se superpose un écoulement secondaire transverse aux rives : celui-ci est orienté vers lextérieur du méandre près de la surface et en sens inverse près du fond.

23 Écoulement sanguin L.M. Poiseuille (1845)

24 Armoire de la physique Écoulement de Poiseuille en TP Informations

25 Longueur dentrée Profil bouchon Profil parabolique t) 1/2 t= x /U u x) ) 1/2 = x/ Re 1/2 ou x / Re 1/2

26

27 Le nombre de Reynolds Le temps de la diffusion / Le temps associé aux déplacements Re = (L 2 / / (L/ U) = L.U / Convection et diffusion

28 Histoire des Sciences O. Darrigol worlds of flows Osborne Reynolds à Manchester 1880

29 Diffusion moléculaire

30 Dispersion de Taylor

31 Le nombre de Schmidt D = D = ( L 2 / D) / (L 2 / Temps de diffusion de la masse / temps de diffusion de la quantité de mouvement ou nombre de Prandtl massique Pour les gaz, D est de lordre de lunité Pour les liquides, D est généralement >> 1 (10 3 pour leau )

32 Le temps de la matière 2) Le temps de la matière La rhéologie Le manteau terrestre 1 million dannées Le bitume 1 an (pitch drop!) Leau un milliardième dun milliardième de seconde Varie beaucoup avec la température Lexemple du verre À 600 degrés une seconde A 400 degrés 32 ans

33 La viscoélaticité Tous les fluides sont viscoélastiques Cependant pour leau par exemple secondes Et on peut considérer la réponse instantanée!

34 Le temps de la matière Matériau rel Manteau terrestre 10 6 a Eau 1 ps Bitume à –5 °C 10 s Bitume à 40 °C 1 ms Verre à vitre à 300°C 10 7 ans Verre à vitre à 500 °C 1 j Verre à vitre à 600 °C 0,1 s A 20 C Temps de relaxation

35 Les origines physiques du temps de la matière Desenchevètrement de polymères Temps de rotation brownienne Formation dagrégats

36 Le temps dobservation Le temps de lexpérience Linverse de la fréquence dune sollicitation alternative Linverse dun taux de cisaillement* *Plus délicat : on peut se représenter ce temps comme une période de rotation dun objet allongé placé dans un écoulement cisaillé

37 Nombre de Déborah* * Cantique de Déborah Jg 5..5 Les montagnes coulèrent devant le Seigneur Pour Dieu De = 0! De = Le temps de la matière / Le temps dobservation

38 Modèle de Maxwell

39 Les grandes déformations : Ductilité; fragilité

40 Faible température ou grande vitesse Défaut pré-existant Température élevée ou faible vitesse Ductile Fragile Comment se passent au niveau microscopique les grandes déformations Comprendre la ductilité La ductilité

41 Des comportements complexes Fluides à seuil Thixotropie vieillissement Avalanches et fluides coincés* * P. Coussot et D. Bonn La recherche nov. 2004

42 La coulée de boue qui détruisit et ensevelit en quelques minutes une partie importante du village de Roquebilère dans la nuit du 24 novembre 1926 a été due à une période exceptionnelle de fortes pluies et à la remontée deau à travers les roches karstiques sous jacentes qui ont fluidifié en surface le sol composé de solides et de boues. Les habitants avaient été mis en garde quelques jours auparavant mais la catastrophe fit néanmoins une vingtaine de victimes. Les coulées de boue

43 Une expérience de coin de table qui relie les trois caractéristiques : Fluide à seuil; thixotropie; vieillissement sa modélisation présentation avec Henri Vandamme à la pose

44 Merci; cest lheure

45 2) Le temps du mélange* * Granites et fumées : un peu dordre dans le mélange (E.G. et J.P. Hulin) ed. O.Jacob

46 Réversibilité cinématique Low Reynolds number flows G.I. Taylor (NCFM)

47 Du chaos avec des mouvements simples Une série de séquences bien choisies de rotations alternées de deux cylindres excentrés peut produire les étirements et repliements et aboutir au mélange. Dautres séquences créent des îlots de fluide mal mélangé Documents J. Chaiken, R. Chevray 2 séquences 10 séquences chaos

48 Vue à deux instants successifs de la montée dun fluide viscoélastique (solution de polystyrène dans un solvant organique) le long d'un axe tournant. Document J. Bico, R. Welsh et G. McKinley, (MIT). Effet Weissenberg

49 Vieillir ; encore une affaire de temps Lévolution lente des substances vitreuses Le tassement dune boule quiès Le compactage spontanée dun empilement

50 Bifurcation de viscosité* P. Coussot, Q.D. Nguyen, H.T. Huynh, D. Bonn J.Rheol (2002)

51 Mesures en alternatif 1

52 Mesures en alternatif 2

53 Modèle de Maxwell 2,

54 Le béton voir exposé Henri Vandamme


Télécharger ppt "Les fluides et la Rhéologie Les montres molles de Salvador Dali La recherche et lenseignement de la physique Oujda avril 2007."

Présentations similaires


Annonces Google