Chapitre 10 : chute
verticale
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(La force de frottement de
valeur f a été décalée pour permettre
de voir les 3 forces. Dans la réalité leur droite d'action sont évidemment
confondues).
2)
Force de frottement fluide L'ensemble des forces
de frottement entre le solide et le fluide est modélisé par une seule force. Il existe plusieurs
types de force de frottement fluide.
Si l'objet est petit
et que sa vitesse par rapport au fluide est faible, alors le fluide s'écoule sous
forme de couches continue autour de l'objet. Il s'agit d'un écoulement laminaire. On parle alors de force de frottement laminaire. Une force de
frottement laminaire est égale à l'opposé du produit du coefficient de frottement fluide
laminaire h par le vecteur vitesse du centre d'inertie du solide : h:
coefficient de frottement fluide laminaire (kg.s-1),
qui dépend de la forme, de la taille de l'objet et du type de fluide
(notamment de sa viscosité). Si l'objet est gros et
que sa vitesse par rapport au fluide est importante, le fluide s'écoule de
façon turbulente Dans
le cas d'une force de frottement fluide turbulent :
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f : force de
frottement fluide turbulent (N). De manière
générale la force de frottement est opposée à la vitesse, et sa norme est de
la forme : f = A.vn 3) La poussée d'Archimède Tout corps plongé dans
un fluide subit de sa part une
force appelée poussée d'Archimède, de norme
Caractéristiques
de la poussée d'Archimède : direction : verticale III)
Equation différentielle du mouvement La seconde loi de Newton
donne, dans le cas d'une chute libre avec force de frottement laminaire,
l'équation différentielle en z(position du centre d'inertie de la bille sur
l'axe vertical orienté vers le bas) : 'mf'
: masse de fluide déplacé(kg): 'm' masse de la bille(kg) ; 'h' coefficient de
frottement laminaire (kg.s-1) ; |
