Comment peut-on utiliser les propriétés des fluides non- newtoniens ?

TPE maths physique        

 Comment peut-on utiliser les propriétés des fluides non- newtoniens ?    

I)Quelques informations sur les fluides

On nomme viscosité la résistance d'un fluide à l'écoulement Résistance d'un fluide au glissement d'une couche par rapport à une autre. Impliquant une relation entre les contraintes et les vitesses de déformation.

 Rhéologie : étude du comportement des fluides soumis à une contrainte.

 En revanche, la viscosité d'un fluide non-newtonien peut dépendre de ces deux variables.

Il existe deux types de fluide les fluide fluides complexes (ou non-newtoniens) et les fluides newtoniens. Un fluide non-newtonien est un fluide qui ne correspond pas à la loi faite par Newton :  c’est lorsque la viscosité du fluide est indépendante de la contrainte mécanique qu’on lui applique la viscosité peut néanmoins dépendre d'autres facteurs tels que la température (Plus le fluide est chaud moins celui-ci est visqueux, car les molécules sont plus agitées et par conséquent les liaisons entre elles sont moins fortes. A l'inverse plus le fluide est froid, plus il se solidifie, car ses molécules se figent et leurs liaisons sont donc plus fortes). Par exemple si on essaye d’exercer une force sur l’eau, elle restera liquide selon la valeur de la force exercée car des fluides parfaitement newtoniens n’existent pas. On considère que l’eau est newtonienne dans des conditions courantes : l’eau devient ainsi non-newtonienne dans des conditions de pression extrêmes.

Les fluides non-newtoniens voient leurs viscosités changer sous l’effet d’une contrainte mécanique, comme quand on tape dessus, qu’on la touille ou remue, la presse…                                                

Il existe plusieurs de type de fluide non-newtoniens :

- ceux dont la viscosité augmente lors de l’application d’une action mécanique, et dont l'augmentation est directement fonction de l'intensité de l'action : ils sont dit rhéoépaississant ou dilatant

Par exemple ceux qui permettent de marcher sur l’eau (eau + maïzena) ou le sable mouillé plus la force exercée est forte plus le fluide devient liquide

- et ceux dont la viscosité diminue sous l'effet d'une action, et dont la diminution dépend de l'intensité de l'action sont dit rhéofluidifiant ou pseudo-plastiques : ils sont pâteux, mais deviennent pratiquement liquides quand l’écoulement est rapide.

Par exemple le ketchup, le sang, la lave, la mélasse, certaines peintures, encres ou encore même le vernis à ongles

- Certains autres fluides évoluent, mais il faut les remuer durant un certain temps : ils sont dit thixotrope et à l’inverse il y a ceux qui deviennent moins fluide lorsqu’on les remue longtemps : ils sont dit antithixotrope.

Par exemple au fur et à mesure que l’on remue un yaourt il devient de plus en plus liquide à l’inverse la crème liquide devient de moins en moins fluide quand on la remue longtemps en se transformant en beurre.

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