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Dynamique - hydrodynamique: chute avec frottements visqueux - 1

F ∝ v2

( = Mouvement Rectiligne Quelconque)

Prérequis

Présentation

Considérons la chute d'un objet dans un fluide visqueux.

Au poids se rajoutent la poussée d'Archimède et la force de viscosité (sens opposé à la vitesse).

chute forces

L'accélération est verticale et vers le bas, mais elle n'est pas constante car la force de viscosité dépend de la vitesse.

Comme a n'est pas constante, la vitesse n'augmente pas linéairement (pour rappel, v = ∫ a . dt).
Plus le temps passe, plus la vitesse est grande, et donc plus la force de viscosité sera grande.
Cette force de vicosité venant en sens opposé du poids, la force résultante diminue avec le temps pour tendre vers zéro.
Il en va donc de même pour l'accélération puisque Ftot = m . a

La vitesse a donc une croissance qui diminue avec le temps, et elle tend vers une valeur constante appelée vitesse limite.

chute

Selon la valeur du nombre de Reynolds R, cette force de frottement peut être proportionnelle à la vitesse ou à son carré:

  • F ∝ v (R < 0,1)
  • F ∝ v2 (R entre 50 et 200 000)

Nous considérons ici le cas d'un fluide peu visqueux, l'air, où F ∝ v2.
Observez (pas à pas, car cela évolue très vite) les vecteurs v (en bleu) et a (en vert), ainsi que les graphes de v(t) et de a(t).

Cela ne fonctionne pas ? Contactez-nous (voir colonne de menu, à gauche).

Dernière modification le 1/02/2021