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Fluides incompressibles
Loi de Bernoulli appliquée aux fluides incompressibles. En mathématiques, la distribution de Bernoulli ou loi de Bernoulli, du nom du mathématicien suisse Jacques Bernoulli, est une distribution discrète de probabilité, qui prend la valeur 1 avec la probabilité p et 0 avec la probabilité q = 1 - p.
Changement de couleur d'une feuille de vigne en automne
Changement de couleur d'une feuille de vigne au automne (octobre 2004) : les nervures sont restées vertes tandis que les autres tissus sont devenus rouges. À la fin de l'été, les nervures qui assurent le transport de fluides vers l'intérieur et l'extérieur de la feuille sont progressivement obstruées par un bouchon de liège à la base des feuilles, à l'endroit où précisément le pétiole se brisera. Avec le développement de cette couche de liège, l'afflux d'eau et de minéraux se réduit de plus en plus rapidement. C'est durant cette période que le niveau de chlorophylle commence à décroître. C'est alors que les autres pigments, qui étaient présents dans les cellules durant toute la vie de la feuille, commencent à être visibles. Ce sont les caroténoïdes, qui émettent dans des couleurs jaunes, rouges, brunes et orange.
Gravure, Physique, Latin (langue), Hydrodynamique, Physiciens suisses, Daniel Bernoulli (1700-1783), Fluides compressibles, Fluides hydrauliques
Couverture de HYDRODYNAMICA en 1738
Page de couverture du traité d'Hydrodynamique de Daniel Bernoulli publié en 1738 : "Hydrodynamica, sive de Viribus et Motibus Fluidorum commentarii. Opus Academicum". Strasbourg Dulsecker, 1738. Dans son Hydrodynamique, il montre l'importance du principe de la conservation de l'énergie, et expose les premiers éléments de la théorie cinétique des gaz. Les molécules gazeuses, en état d'agitation d'autant plus vive que la pression est plus élevée, heurtent les parois du récipient qui les contient ; la pression est le résultat de cette multitude de chocs (in Daumas, Histoire de la Science, p. 903). On y trouve aussi un traité sur les marées et un travail sur les cordes vibrantes.
Dessins et plans, Physique, Tourbillons (mécanique des fluides), Gaz, Dynamique des, Fluides, Mécanique des, Dépoussiérage, Gaz -- Épuration
Dépoussiérage des gaz
Schéma en français d'un cyclone cylindro-conique : Les cyclones sont des appareils de corps essentiellement cylindro-coniques dans lesquels le mouvement giratoire est obtenu en faisant entrer le fluide tangentiellement à la circonférence, au voisinage de la paroi. Sous l'effet de la force centrifuge, les particules solides prises dans le vortex se déplacent vers la paroi, y perdent leur vitesse par frottement et tombent dans la partie inférieure de l'appareil, avant de sortir par l'apex du cône. Le fluide suit la paroi jusqu'au voisinage de l'apex, et une fois débarrassé des particules, remonte à la partie supérieure pour sortir par l'ouverture axiale. Pour que la séparation soit effective, il faut donc que le temps mis par une particule pour atteindre la paroi soit inférieur au temps de séjour moyen d'un élément de fluide dans le cyclone.
Dessins et plans, Air -- Écoulement, Circulation, Fluides -- Mesure, Dynamique des, Fluides, Mécanique des, Viscosité, Écoulement laminaire, Turbulence
Deux types d'écoulement microfluidique
Flux laminaire (a) et turbulent (b), selon le nombre de Reynolds : la nature de l'écoulement dépend du nombre de Reynolds, et donc de la taille caractéristique d. Aux petites dimensions, les phénomènes physiques macroscopiques ne subissent pas seulement un diminution linéaire de leurs effets. Certains phénomènes négligeables deviennent prépondérants, comme la capillarité ; inversement, d'autres forces telles que la gravité deviennent négligeables. Afin d'appréhender plus facilement les caractéristiques d'un système microfluidique, plusieurs grandeurs sans dimension ont été introduites. La plus répandue est probablement le nombre de Reynolds Re, proposé en 1883, qui caractérise le rapport entre les forces d'inertie et les forces de viscosité. Les systèmes microfluidiques sont généralement caractérisés par un petit nombre de Reynolds : les forces de viscosité sont prépondérantes.
Dissipation visqueuse dans une goutte
Gradient de vitesse de dissipation visqueuse dans une goutte à l'approche de la ligne de contact. Dans un liquide, la dissipation d'énergie est due à la viscosité, c'est-à-dire la résistance à un écoulement. La figure montre une goutte qui se déplace à la vitesse V . Le liquide dans la goutte a une vitesse qui dépend de sa position. A la surface de la goutte, le liquide a la vitesse de l'objet c'est-à-dire V mais proche du solide, celui-ci impose une vitesse nulle. Dans la goutte, il y a donc un gradient de vitesse permettant à celle-ci de varier de 0 à V sur une distance qui est la hauteur h de la goutte.
Photographie, Entonnoirs, Bitume, Poix, Viscosité, Queensland (Australie), Goudrons, Fluides -- Écoulement, Sciences -- Expériences
L'expérience de la goutte de poix
John Maistone et son dispositif expérimental mettant en évidence la viscosité de la poix, deux ans avant la chute de la huitième goutte.
Dessins et plans, Marbre, Roches sédimentaires, Métamorphisme (géologie), Bassins sédimentaires, Roches carbonatées
Métamorphisme
Phase de métamorphisme des roches sédimentaires et dépôts calcaires. 1 : Phase de dépôt calcaire. 2 : soulèvement des plaques et métamorphisme. Le marbre primitif est issu de terrains calcaires qui se sont formés à une période où il n’existait aucune vie marine. Le dépôt de cette matière calcaire, sur des roches anciennes, ne s’est pas fait de manière égale, car des circonstances particulières des attractions plus ou moins fortes déterminèrent la formation de quelques couches plus épaisses que les autres, et moins mêlées de feuillets schisteux. Au cours du cycle hercynien (-416 à –251 millions d’années), la couche inférieure de roches ancienne (granite) souleva les couches de sédiments primaires les plus épaisses et encore semi-fluides, qui retombèrent sur elles-mêmes et qui formèrent, aux pieds des grandes chaînes, des cordons de collines calcaires mêlées de schistes et de serpentines. Des bouleversements physico-chimiques transformèrent cette roche sédimentaire des collines en roche métamorphique, qui donna naissance aux marbres primitifs, grenus, sensiblement cristallisés et généralement d’une seule couleur, blanc, gris, rouge ou noir.
Photographie, Volcans, Photographie panoramique, Canaries (îles), Tenerife (Canaries), Vues panoramiques
Pic du Teide aux Canaries
Côté nord-est du pic du Teide sur l'île de Ténérife aux Canaries. Photo panoramique réalisée à partir de 20 photos. Avec 3 715 ou 3 718 mètres d'altitude, selon les sources, il constitue le point culminant de cet archipel, dépassant d'environ 300 mètres l'Aneto, plus haut sommet des Pyrénées espagnoles, et d'environ 240 mètres le Mulhacén, plus haut sommet de l'Espagne continentale. Il est également le troisième plus grand volcan du monde depuis sa base, après le Mauna Loa et le Mauna Kea, à Hawaï. Sa forte activité éruptive, les coulées de lave très fluides et la proximité de zones densément peuplées ont décidé les volcanologues à l'inclure dans la liste des volcans de la Décennie.
Dessins et plans, Eau, Niveau hydrostatique, Niveau piézométrique, Puits artésiens, Puits -- Fluides, Dynamique des, Hydrogéologie, Remontée (hydrogéologie)
Puits artésien
Puits classique à gauche, et puits artésien à droite : niveau piézométrique, alluvions, couche étanche (argile), couche aquifère (calcaire). L'artésianisme se produit lorsque la configuration particulière de la géologie d'un lieu et sa topographie provoquent une telle mise en pression de l'aquifère que la ligne piézométrique « sort » du sol. On désigne parfois à tort par « puits artésien » un puits foré dans une nappe sous pression, même si elle n'est pas jaillissante mais simplement captive.
Dessins et plans, Rouge, Spirales, Japon -- Civilisation, Lauburu (Pays basque), Tomoe, Tourbillons (mécanique des fluides), Vortex (mécanique des fluides)
Tomoe japonais
Un tomoe 巴 est un antique symbole héraldique du Japon en forme de magatama. Une forme courante est le mitsu tomoe, formée de trois magatama en spirale. C'en fait un tourbillon ou vortex avec trois branches tournées vers la droite ou vers la gauche. La croix basque, ou lauburu est semblable au tomoe. C'est également le cas de la spirale celtique du triskel.
Photographie, Bitume, Physique, Poix, Viscosité, Queensland (Australie), Expériences, Goudrons, Fluides -- Écoulement, Sciences -- Expériences
Viscosité du bitume
Expérience dite de la goutte de poix à l'Université de Queensland, démontrant la viscosité du bitume, en comparaison avec une batterie de 9 volts. La version la plus réputée de l'expérience a été démarrée en 1927 par le professeur Thomas Parnell de l'université du Queensland de Brisbane, en Australie, afin de démontrer à ses étudiants que certaines substances d'apparence solide sont en réalité des fluides de très haute viscosité. Parnell fait couler un échantillon de poix chaude dans un entonnoir bouché et le laisse reposer trois ans. En 1930, le bouchon du cou de l'entonnoir est coupé, de façon à ce que la poix puisse s'écouler. Une grosse goutte se forme alors, et tombe environ toutes les décennies. La huitième goutte est tombée le 28 novembre 2000, de sorte que les expérimentateurs ont pu estimer la viscosité de la poix à environ 230 milliards (2,3 × 1011) de fois celle de l'eau. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_la_goutte_de_poix.
Vortex créé par un avion
Vortex créé par un avion. Source : NASA Langley Research Center, Ed. Fir0002.
Dessins et plans, Subduction, Volcanisme, Tectonique des plaques, Andes (région), Andes (Cordillère des)
Zone de subduction (Andes)
Schéma en coupe de la zone de subduction des Andes. Les zones de subduction sont à l'origine d'un volcanisme intense. Ce volcanisme est de type explosif car son magma est chargé de fluides (eau, ...). On parle parfois de volcans gris. Il s'agit d'un volcanisme avec une géochimie calco-alcaline. Les volcans de subduction s'alignent en général parallèlement à la zone de subduction, à une distance de l'ordre de 200 km de la fosse océanique. On appelle « arcs volcaniques » ces alignements de volcans. Exemples d'arcs volcaniques : la Cordillère des Andes, les Petites Antilles... L'origine du volcanisme au niveau des zones de subduction est la suivante : les plaques océaniques qui plongent en subduction sont constituées de minéraux hydratés, en raison du long séjour qu'elles ont vécu au fond des océans. Lorsque la plaque plongeante atteint des profondeurs et des températures importantes, les minéraux hydratés deviennent instables. Ils subissent des transformations métamorphiques. Ils perdent leur eau pour se transformer en minéraux anhydres. Les fluides libérés circulent dans l'asthénosphère, dont ils abaissent le point de fusion. Il y a alors création de magma à la base de la plaque supérieure. Ce magma remonte à travers la plaque supérieure pour donner naissance au volcanisme de subduction.