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Biophysique > Mécanique des fluides > Flashcards

Mécanique des fluides Flashcards

1
Q

De quoi est composé un fluide ?

A

de molécules mobiles entre elles

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Q

Quelle forme a un fluide ?

A

il n’a pas de forme propre, il prend celle du récipient

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3
Q

Quel mouvement moléculaire un fluide est-il en capacité de faire ?

A

mouvement moléculaire de translation

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4
Q

Combien existe-t-il de type(s) de fluide(s) ? Le(s)quel(s) ?

A

2 :
- gaz
- liquides

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Q

Comment se comportent les molécules dans un gaz ?

A
  • elles occupent tout l’espace de leur enceinte
  • elles sont compressibles et expansibles
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6
Q

Quelle formule relie les gaz ?

A

PV = nRT

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7
Q

Comment se comportent les molécules dans un liquide ?

A
  • elles occupent un volume indépendant de celui du récipient
  • le volume ne varie pas malgré la pression
  • ils sont peu compressibles et expansibles
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8
Q

Quels sont les différents types de luiquide ?

A
  • parfait
  • réel
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9
Q

Qu’est-ce qu’un liquide parfait ?

A

un liquide dans lequel il n’y a ni frottements, ni viscosité, si perte d’énergie à l’écoulement
=> n’existe pas dans la nature

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10
Q

Qu’est-ce qu’un liquide réel?

A

un liquide dans lequel il y a des frottements intermoléculaires, de la viscosité et un dégagement de chaleur à l’écoulement

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11
Q

Compensation de la perte d’énergie d’un liquide

A

il faut toujours chercher à la compenser par l’application d’une force

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12
Q

Comment se comportent les liquides en absence de mouvements ?

A

réel et parfait se comporteront de la même façon
=> pas de mouvement = pas de frottements

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13
Q

A quoi correspond le travail du coeur ?

A

à la force qu’il applique en se contractant

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14
Q

Que permet le travail du coeur ?

A

de compenser la perte d’énergie liée à la circulation du sang

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15
Q

Quel type de liquide est le sang ? Qu’est-ce qui le montre ?

A

un liquide réel
> s’il avait été parfait , il aurait continuer à circuler lors d’un arrêt du coeur

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16
Q

Comment se manifeste la pression dans une chambre vide ?

A

par déformation de la paroi

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17
Q

Quels fluides sont concernés par la Loi de la statique des fluides ?

A

les liquides immobiles, incompressibles avec une masse volumique uniforme

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18
Q

Enoncer la loi de la statique des fluides

A
  • la pression en un point est indépendante de l’orientation du capteur et s’exerce perpendiculairement aux parois (>fluide statique)
  • la pression est la même pour tout point situé au même niveau
  • la pression augmente avec la profondeur
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19
Q

Formule d’une force appliquée

A

F = P x S

=> pression x surface

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20
Q

Comment calcule-t-on la force Fb compensatrice du poids liquide ?

A

Fb = Fa + poids du liquide

avec Fa : force appliquée sur la colonne

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21
Q

Comment calculer Pb - Pa
pour un liquide statique

A

Pb - Pa = h.ρ.g

h = (za - zb)
ρ = densité
g = intensité de pesanteur (9,81)

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22
Q

A quoi doit être égale la force appliquée au niveau d’une colonne de liquide ?

A

Poids du liquide + force appliquée sur la colonne (ex.atm)
> il faut égalité pour avoir un système statique

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23
Q

Pourquoi la force appliquée à une colonne de liquide doit-elle être égale à (poids du liquide) + (force appliquée à la colonne)

A

> il faut égalité pour avoir un système statique
si pas d’égalité, on a une déformation car une pression est plus forte que l’autre

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24
Q

De quoi dépend la force pour un liquide statique ?

A

pas de la position des capteurs

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25
De quoi dépend la pression ?
de la hauteur et de la profondeur
26
A quoi s'applique la loi de Pascal ?
aux liquides (parfaits et réels)
27
Loi de Pascal en altitude
Pb - Pa = -ρ.g.h + Patm
28
Loi de Pascal en profondeur
Pb - Pa = ρ.g.h + Patm
29
Unité Pression [P]
[M*L-1*T-2]
30
Unité Tension [T]
[M*T-2]
31
Unité Force [F]
[M*L*T-2]
32
Unité Energie [E]
[M*L2*T-2]
33
Qu'est-ce qu'une pression ?
- une force sur une unité de surface - une énergie sur un volume
34
A quoi correspond un Pascal ?
à une force créée par 102g sur 1m2 > N.m2 > très faible
35
A quoi correspond 1 atm ?
1013 hPa ou 760 mmHg
36
A quoi correspond 1 bar ?
100kPa = 10⁵ Pa
37
A quoi correspond un mbar ?
1hPa = 100Pa
38
Quelle est l'unité d'une colonne d'eau
1cmH20 =98 Pa
39
Quelle est l'unité d'une colonne de mercure ?
1mmHg = 133,2 Pa = 1 Torr
40
Quelle unité est priviliégiée pour les hautes pressions ?
mmHg
41
Quelle est l'équation aux dimensions de la masse volumique ?
[M.L-3]
42
Comment évolue la pression lorsque h augmente ?
Elle augmente
43
Comment évolue la pression artérielle d'un être humain ?
- allongé = même pression à tous les endroits du corps (h de varie pas) - debout = pression plus forte au pied qu'à la tête)
44
Quelle est la masse volumique du sang ?
ρsang = ρeau = 10³ kg.m-³
45
Avec quoi mesure-t-on la pression artérielle ? En quelle unité ?
> avec un brassard ou une poire pour appliquer une pression sur l'artère humérale > en mmHg
46
Avec quoi mesure-t-on la pression veineuse centrale ? En quelle unité ?
> avec un manomètre d'eau ou de mercure > en cmH20
47
Qu'est-ce qu'un débit ?
un volume V du fluide traversant une section S par unité de temps t
48
Formule débit
D = (dV)/(dt) = volume / temps = section x vitesse
49
Quelle est l'unité du débit ?
> m3.s-1 > (L3.T-1)
50
Qu'est-ce qu'une section ?
une tranche d'une coupe cylidrique
51
A quoi correspond le volume d'une section ?
dV = S.(dl)
52
A quoi correspond la vitesse d'écoulement ?
v = dl/dt
53
Quelle est la pression d'un fluide incompressible ?
constante
54
Comment est le débit dans le corps?
constant
55
Comment sont les masses dans un débit ?
conservées
56
Expression débit du corps
Sa.Va = Sb.Vb > débit A = débit B
57
Comment évolue la vitesse d'écoulement en fonction de la surface ?
> si la surface diminue, la vitesse augmente > si la surface augmente, la vitesse diminue
58
Qu'arrive-t-il lorsqu'on diminue la vitesse d'écoulement ?
on favorise les échanges avec une grande section (= transfert de molécules à travers une membrane)
59
Vrai ou faux, la quantité de sang qui part du coeur et la même que la quantité de sang qui revient au coeur
vrai
60
Comment évoluent la vitesse et la section ?
ils varient
61
Définition anévrisme
agrandissent d'une surface entrainant une diminution de la vitesse
62
Définition sténose
rétrécissement d'une surface entrainant une augmentation de la vitesse
63
Définition hémorragie
chute du volume entrainant une chute du débit cardiaque
64
A quels liquides s'appliquent l'équation de Bernoulli ?
aux liquides statiques parfaits > sans frottements, viscosité et à vitesse constante
65
Sur quoi repose l'équation de Bernoulli ?
sur le principe de conservation de l'énergie
66
Equation de Bernoulli
ρ.g.h + 1/2.ρ.v^2 + P = constant
67
Formule de l'énergie liée à la cinétique statique ?
P.V pression x volume
68
A quels liquides s'appliquent la Loi de Pascal ?
aux liquides statiques
69
orientation des capteurs dans le cas d'un liquide statique
indépendante de la pression
70
orientation des capteurs en dynamique
dépendante de la pression
71
Application aux tubes de pitot
- Pb - Pa = 1/2.ρ.va² - va = √2.h.g
72
Qu'est-ce que l'effet Venturi ?
un phénomène dans lequel la pression s'abaisse lorsque la vitesse augmente (ex.sténose)
73
Formules effet Venturi
- Pb - Pa = 1/2.ρ(va² - vb²) avec - Vb = (Sa/Sb).Va - Va = √(2.h.g)/(Sa²/Sb²-1)
74
A quoi peut s'appliquer l'effet Venturi ?
- effet Doppler - Cathéter - Théories des traceurs
75
Formule écoulement d'un liquide réel
ρ.g.h + 1/2ρv² + P + chaleur = constante
76
Qu'entraine les forces intermoléculaires d'un liquide réel ?
une cohésion qui entraine une résistance à l'écoulement
77
A quoi compare-t-on u liquide visqueux ?
à deux lames similaires de liquides circulant parallèlement elles circulent a des vitesses différentes
78
Formule force de frottement qu'exerce une lame de liquide sur l'autre
Ff = η.S.(dv/dy) avec (dv/dy) = taux de cisaillement/ gradient de vitesse η = coefficient de viscosité
79
Comment évoluent les interactions des lames avec la distance ?
plus les lames s'éloignent, moins il ya d'interaction et donc plus le coefficient de cisaillement diminue
80
Coefficient de viscosité unité
η = kg.m-1.s-1 = Poiseuille = Pa.s > (M.L-1.T-1)
81
Coefficient de viscosité de l'eau
η= 10-³ Poiseuille
82
Coefficient de viscosité du sang
η= 3.10-³ Poiseuille
83
Formule coefficient de viscosité
η= (dy/dv).Pf Pf : pression induite par les frottements
84
Avec quoi η varie-t-il ?
- avec la température (si T augmente, η diminue) - avec (dv/dx) (si deux plaques s'éloignent, les frottements diminuent et la viscosité diminue)
85
Définition rhéofluidification
plus c'est chaud, plus c'est liquide, plus la viscosité baisse
86
η pour les liquides Newtoniens
η est constant à une température donnée
87
η pour les liquides non Newtoniens
η n'est pas constant > on peut considérer une valeur stable lorsque (dv/dx est élevé)
88
Définition filet liquidien
molécules du fluide qui s'écoulent à la même vitesse
89
Comment sont représentés les filets liquidiens ?
Par des vecteurs dont le module est égale à sa vitesse d'écoulement
90
Comment est défini un profil de vitesse ?
par l'alignement des vecteurs des filets liquidiens selon un axe définit
91
De quoi est composé le liquide ?
de multiples couches mono-moléculaires qui glissent les unes sur les autres
92
Comment évolue la vitesse du filet liquidien ?
plus il est au centre, plus le petit rayon du vaisseau est petit et plus la vitesse est grande
93
Définition charge
energie sur une unité de volume du fluide
94
A quoi correspond la perte de charge ?
à une perte de pression, d'énergie
95
Equation de Bernoulli avec perte de charge
Pa + ρ.g.za + 1/2.ρ.va^2 = Pb + ρ.g.zb + 1/2.ρ.vb^2 + ΔP
96
Formule profil de vitesse
V(r) = (ΔP/4ηL) x (R² - r²) avec L : longueur du vaisseau R : grand rayon du vaisseau r : petit rayon du vaisseau
97
Loi de Poiseuille
Q = (π.ΔP.R⁴) / 8ηL ΔP = Q x (8ηL/πR⁴) Q : débit
98
Caractéristiques écoulement laminaire
- vitesse faible - profil parabolique des vitesses de viscosité - V est max au centre - une couche au contact de la paroi de se déplace pas - Vmax = 2.Vmoy
99
Caractéristiques écoulement turbulent
- vitesse élevée - la viscosité n'est plus un facteur cohérent - la Loi de Poiseuille ne peut plus s'appliquer
100
Nombre de Reynolds
Re = (ρ.d.v)/η = (ρ/η) x (4D/πd)
101
Dimension du nombre de reynolds
aucune
102
Si Re<2000
laminaire
103
Si Re>200
turbulent
104
Que permet de définir le nombre de Reynolds
le régiment d'écoulement
105
Définition vitesse critique
cohérence de l'écoulement laminaire détruite car seule la vitesse varie à partir d'une certaine limite
106
Que peut on entendre en cas d'écoulement turbulent ?
un souffle - vasculaire = vaisseaux - valvaire = valves
107
Formule résistance vasculaire
R =(8ηL) / (πR⁴)
108
Circuit en série
- somme algébrique directe des résistances individuelles - débit en A = débit en C => pas de perte de matière
109
Résistance vasculaire dans un circuit en parallèle
- l'inverse de la résistance totale sera égale à la somme des inverses des résistants unitaires => (1/R) = (1/R1) + (1/R2) - débit global constant mais débits unitaires différents - cas du corps humain
110
IRM et écoulement
- écoulement laminaire = hyper signal IRM (tâche blanche) - écoulement turbulent = perte du signal (tâche sombre)
111
Origine souffle
- sténose (vasculaire ou valvaire) - anémie (=diminution de η)
112
Qu'est-ce qu'une anémie
une diminution du nombre d'hématies
113
Caractéristiques systole
- Re élevé - régime turbulent
114
Caractéristiques diastole
retour au régime laminaire
115
Tension systolique définition
tension artérielle maximale (=bruit d'ouverture)
116
Tension diastolique définition
tension artérielle minimale (presque plus de bruit)
117
Ou mesure-t-on la pression artérielle ?
au niveau de l'artère humérale
118
Sur quoi se base la mesure de la pression artérielle ?
sur l'étude des bruits de Korotkov
119
Korotkov : pas de bruit
> pression supérieur à la pression systolique > vaisseau fermé
120
Korotkov : bruit pulsatile
- écoulement turbulent - systole (= pression max)
121
Korotkov : bruit estompé
> pression diminue > entre systolique et diastolique
122
Korotkov : presque plus de bruit
> diastole (pression min)

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