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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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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
Q

De quoi dépend la pression ?

A

de la hauteur et de la profondeur

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26
Q

A quoi s’applique la loi de Pascal ?

A

aux liquides (parfaits et réels)

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27
Q

Loi de Pascal en altitude

A

Pb - Pa = -ρ.g.h + Patm

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28
Q

Loi de Pascal en profondeur

A

Pb - Pa = ρ.g.h + Patm

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29
Q

Unité Pression [P]

A

[ML-1T-2]

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30
Q

Unité Tension [T]

A

[M*T-2]

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31
Q

Unité Force [F]

A

[MLT-2]

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32
Q

Unité Energie [E]

A

[ML2T-2]

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33
Q

Qu’est-ce qu’une pression ?

A
  • une force sur une unité de surface
  • une énergie sur un volume
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34
Q

A quoi correspond un Pascal ?

A

à une force créée par 102g sur 1m2
> N.m2
> très faible

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35
Q

A quoi correspond 1 atm ?

A

1013 hPa
ou
760 mmHg

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36
Q

A quoi correspond 1 bar ?

A

100kPa = 10⁵ Pa

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37
Q

A quoi correspond un mbar ?

A

1hPa = 100Pa

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38
Q

Quelle est l’unité d’une colonne d’eau

A

1cmH20 =98 Pa

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39
Q

Quelle est l’unité d’une colonne de mercure ?

A

1mmHg = 133,2 Pa
= 1 Torr

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40
Q

Quelle unité est priviliégiée pour les hautes pressions ?

A

mmHg

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41
Q

Quelle est l’équation aux dimensions de la masse volumique ?

A

[M.L-3]

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42
Q

Comment évolue la pression lorsque h augmente ?

A

Elle augmente

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43
Q

Comment évolue la pression artérielle d’un être humain ?

A
  • allongé = même pression à tous les endroits du corps (h de varie pas)
  • debout = pression plus forte au pied qu’à la tête)
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44
Q

Quelle est la masse volumique du sang ?

A

ρsang = ρeau = 10³ kg.m-³

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45
Q

Avec quoi mesure-t-on la pression artérielle ? En quelle unité ?

A

> avec un brassard ou une poire pour appliquer une pression sur l’artère humérale
en mmHg

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46
Q

Avec quoi mesure-t-on la pression veineuse centrale ? En quelle unité ?

A

> avec un manomètre d’eau ou de mercure
en cmH20

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47
Q

Qu’est-ce qu’un débit ?

A

un volume V du fluide traversant une section S par unité de temps t

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48
Q

Formule débit

A

D = (dV)/(dt)
= volume / temps
= section x vitesse

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49
Q

Quelle est l’unité du débit ?

A

> m3.s-1
(L3.T-1)

50
Q

Qu’est-ce qu’une section ?

A

une tranche d’une coupe cylidrique

51
Q

A quoi correspond le volume d’une section ?

A

dV = S.(dl)

52
Q

A quoi correspond la vitesse d’écoulement ?

A

v = dl/dt

53
Q

Quelle est la pression d’un fluide incompressible ?

A

constante

54
Q

Comment est le débit dans le corps?

A

constant

55
Q

Comment sont les masses dans un débit ?

A

conservées

56
Q

Expression débit du corps

A

Sa.Va = Sb.Vb
> débit A = débit B

57
Q

Comment évolue la vitesse d’écoulement en fonction de la surface ?

A

> si la surface diminue, la vitesse augmente
si la surface augmente, la vitesse diminue

58
Q

Qu’arrive-t-il lorsqu’on diminue la vitesse d’écoulement ?

A

on favorise les échanges avec une grande section (= transfert de molécules à travers une membrane)

59
Q

Vrai ou faux, la quantité de sang qui part du coeur et la même que la quantité de sang qui revient au coeur

A

vrai

60
Q

Comment évoluent la vitesse et la section ?

A

ils varient

61
Q

Définition anévrisme

A

agrandissent d’une surface entrainant une diminution de la vitesse

62
Q

Définition sténose

A

rétrécissement d’une surface entrainant une augmentation de la vitesse

63
Q

Définition hémorragie

A

chute du volume entrainant une chute du débit cardiaque

64
Q

A quels liquides s’appliquent l’équation de Bernoulli ?

A

aux liquides statiques parfaits
> sans frottements, viscosité et à vitesse constante

65
Q

Sur quoi repose l’équation de Bernoulli ?

A

sur le principe de conservation de l’énergie

66
Q

Equation de Bernoulli

A

ρ.g.h + 1/2.ρ.v^2 + P = constant

67
Q

Formule de l’énergie liée à la cinétique statique ?

A

P.V
pression x volume

68
Q

A quels liquides s’appliquent la Loi de Pascal ?

A

aux liquides statiques

69
Q

orientation des capteurs dans le cas d’un liquide statique

A

indépendante de la pression

70
Q

orientation des capteurs en dynamique

A

dépendante de la pression

71
Q

Application aux tubes de pitot

A
  • Pb - Pa = 1/2.ρ.va²
  • va = √2.h.g
72
Q

Qu’est-ce que l’effet Venturi ?

A

un phénomène dans lequel la pression s’abaisse lorsque la vitesse augmente (ex.sténose)

73
Q

Formules effet Venturi

A
  • Pb - Pa = 1/2.ρ(va² - vb²)
    avec
  • Vb = (Sa/Sb).Va
  • Va = √(2.h.g)/(Sa²/Sb²-1)
74
Q

A quoi peut s’appliquer l’effet Venturi ?

A
  • effet Doppler
  • Cathéter
  • Théories des traceurs
75
Q

Formule écoulement d’un liquide réel

A

ρ.g.h + 1/2ρv² + P + chaleur = constante

76
Q

Qu’entraine les forces intermoléculaires d’un liquide réel ?

A

une cohésion qui entraine une résistance à l’écoulement

77
Q

A quoi compare-t-on u liquide visqueux ?

A

à deux lames similaires de liquides circulant parallèlement
elles circulent a des vitesses différentes

78
Q

Formule force de frottement qu’exerce une lame de liquide sur l’autre

A

Ff = η.S.(dv/dy)

avec
(dv/dy) = taux de cisaillement/ gradient de vitesse
η = coefficient de viscosité

79
Q

Comment évoluent les interactions des lames avec la distance ?

A

plus les lames s’éloignent, moins il ya d’interaction et donc plus le coefficient de cisaillement diminue

80
Q

Coefficient de viscosité unité

A

η = kg.m-1.s-1
= Poiseuille = Pa.s
> (M.L-1.T-1)

81
Q

Coefficient de viscosité de l’eau

A

η= 10-³ Poiseuille

82
Q

Coefficient de viscosité du sang

A

η= 3.10-³ Poiseuille

83
Q

Formule coefficient de viscosité

A

η= (dy/dv).Pf

Pf : pression induite par les frottements

84
Q

Avec quoi η varie-t-il ?

A
  • avec la température (si T augmente, η diminue)
  • avec (dv/dx) (si deux plaques s’éloignent, les frottements diminuent et la viscosité diminue)
85
Q

Définition rhéofluidification

A

plus c’est chaud, plus c’est liquide, plus la viscosité baisse

86
Q

η pour les liquides Newtoniens

A

η est constant à une température donnée

87
Q

η pour les liquides non Newtoniens

A

η n’est pas constant
> on peut considérer une valeur stable lorsque (dv/dx est élevé)

88
Q

Définition filet liquidien

A

molécules du fluide qui s’écoulent à la même vitesse

89
Q

Comment sont représentés les filets liquidiens ?

A

Par des vecteurs dont le module est égale à sa vitesse d’écoulement

90
Q

Comment est défini un profil de vitesse ?

A

par l’alignement des vecteurs des filets liquidiens selon un axe définit

91
Q

De quoi est composé le liquide ?

A

de multiples couches mono-moléculaires qui glissent les unes sur les autres

92
Q

Comment évolue la vitesse du filet liquidien ?

A

plus il est au centre, plus le petit rayon du vaisseau est petit et plus la vitesse est grande

93
Q

Définition charge

A

energie sur une unité de volume du fluide

94
Q

A quoi correspond la perte de charge ?

A

à une perte de pression, d’énergie

95
Q

Equation de Bernoulli avec perte de charge

A

Pa + ρ.g.za + 1/2.ρ.va^2 = Pb + ρ.g.zb + 1/2.ρ.vb^2 + ΔP

96
Q

Formule profil de vitesse

A

V(r) = (ΔP/4ηL) x (R² - r²)
avec
L : longueur du vaisseau
R : grand rayon du vaisseau
r : petit rayon du vaisseau

97
Q

Loi de Poiseuille

A

Q = (π.ΔP.R⁴) / 8ηL

ΔP = Q x (8ηL/πR⁴)

Q : débit

98
Q

Caractéristiques écoulement laminaire

A
  • 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
Q

Caractéristiques écoulement turbulent

A
  • vitesse élevée
  • la viscosité n’est plus un facteur cohérent
  • la Loi de Poiseuille ne peut plus s’appliquer
100
Q

Nombre de Reynolds

A

Re = (ρ.d.v)/η
= (ρ/η) x (4D/πd)

101
Q

Dimension du nombre de reynolds

A

aucune

102
Q

Si Re<2000

A

laminaire

103
Q

Si Re>200

A

turbulent

104
Q

Que permet de définir le nombre de Reynolds

A

le régiment d’écoulement

105
Q

Définition vitesse critique

A

cohérence de l’écoulement laminaire détruite car seule la vitesse varie à partir d’une certaine limite

106
Q

Que peut on entendre en cas d’écoulement turbulent ?

A

un souffle
- vasculaire = vaisseaux
- valvaire = valves

107
Q

Formule résistance vasculaire

A

R =(8ηL) / (πR⁴)

108
Q

Circuit en série

A
  • somme algébrique directe des résistances individuelles
  • débit en A = débit en C => pas de perte de matière
109
Q

Résistance vasculaire dans un circuit en parallèle

A
  • 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
Q

IRM et écoulement

A
  • écoulement laminaire = hyper signal IRM (tâche blanche)
  • écoulement turbulent = perte du signal (tâche sombre)
111
Q

Origine souffle

A
  • sténose (vasculaire ou valvaire)
  • anémie (=diminution de η)
112
Q

Qu’est-ce qu’une anémie

A

une diminution du nombre d’hématies

113
Q

Caractéristiques systole

A
  • Re élevé
  • régime turbulent
114
Q

Caractéristiques diastole

A

retour au régime laminaire

115
Q

Tension systolique définition

A

tension artérielle maximale (=bruit d’ouverture)

116
Q

Tension diastolique définition

A

tension artérielle minimale (presque plus de bruit)

117
Q

Ou mesure-t-on la pression artérielle ?

A

au niveau de l’artère humérale

118
Q

Sur quoi se base la mesure de la pression artérielle ?

A

sur l’étude des bruits de Korotkov

119
Q

Korotkov : pas de bruit

A

> pression supérieur à la pression systolique
vaisseau fermé

120
Q

Korotkov : bruit pulsatile

A
  • écoulement turbulent
  • systole (= pression max)
121
Q

Korotkov : bruit estompé

A

> pression diminue
entre systolique et diastolique

122
Q

Korotkov : presque plus de bruit

A

> diastole (pression min)

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