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Introduction : L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l'époque

Introduction : L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l'époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l'origine de la statique des fluides. Aujourd'hui, la mécanique des fluides est un domaine actif de la recherche. Matériels utilisés : Eprouvette Chronomètre Viscosimètre ENGLER Une balance Pied à coulisse Pycnomètre Bécher gradué TP01 : Mesure de la masse volumique des solides Introduction : L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l'époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l'origine de la statique des fluides. Aujourd'hui, la mécanique des fluides est un domaine actif de la recherche. But de l’expérience : Détermination de la masse volumique des différents types de solide (Plastique, Inox, Dural). Définitions : La masse volumique : est une grandeur physique, qui caractérise la masse d’un matériau par unité de volume. On la note généralement par le symbole ‘ρ’. La densité : est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d’un corps pris comme référence, et est une grandeur sans dimension et sa valeur s’exprime sans unité de mesure. Matériels utilisés : Une balance, pied à coulisse, pycnomètre, bécher gradué. Méthode de travail : - Détermination de la masse volumique à l'aide du pied à coulisse et de pycnomètre. Mode opératoire : par le pied à coulisse - On prend trois types de sphère de déférents matière et diamètre. - A l'aide du pied à coulisse on mesure les diamètres de chaque type de sphère. - A l'aide d'une balance on mesure la masse de chaque sphère. - On calcule le volume de chaque sphère à l'aide de l'équation suivante : V= 4 3 π( D 2 ) 3 , et on calcule la masse volumique et la densité on utilisant les lois : ρ=m V , d= ρ(solide) ρ(eau) Par le pycnomètre - d’après le premier essai on prend les masses des billes (m3). - on pèse le pycnomètre vide (m1). - on pèse le pycnomètre plein d’eau (m2). - on pèse le pycnomètre avec la bille et l’eau après avoir enlevé l’excès d’eau (m4). Tableau de calcul: 1/- 2/- Méthode de calcule: 1/- - Le volume: V1(inox)=4 3 π( 0.8 2 ) 3 =0.26cm3 , V2(inox)=4 3 π( 0.6 2 ) 3 =0.11cm3 . La masse volumique: ρ 1(inox)= 2.1 0.26 = 8.07g/cm3 , ρ 2(inox)= 0.9 0.11 = 8.18g/cm3 . La densité: d1(inox)= 8.07 1000 = 8.07×10-3 , d2(inox)= 8.18 1000 = 8.18×10-3 . 2/- V1(inox)= m2 – m4 +¿ m3 = 151.9 – 153.5 + 2.1= 0.5cm3 . ρ 1(inox)= 2.1 0.5 = 4.2g/cm3 Erreur % : - Inox : | 7.83−8.07 7.83 |×100 = 3 % - Dural : | 2.7−2.69 2.7 |×100=0.37% Inox Dural Plastique D(cm) 0.8 0.6 0.8 0.6 0.8 0.4 m(g) 2.1 0.9 0.7 0.3 0.6 0 V(cm3) 0.26 0.11 0.26 0.11 0.26 0.03 ρ (g/cm3) 8.07 8.18 2.69 2.72 2.30 0 d 8.07×10-3 8.18×10-3 2.69×10-3 2.72×10-3 2.30×10-3 0 inox Dural Plastique m1(pycno) 51.9 51.9 51.9 51.9 51.9 51.9 m2(g) 151.9 151.9 151.9 151.9 151.9 151.9 m3(g) 2.1 0.9 0.7 0.3 0.6 0 m4(g) 153.5 152.7 152.4 152.2 152.3 151.9 V 0.5 0.1 0.2 0 0.2 0 ρ 4.2 9 3.5 0 3 0 - plastique : | 1.45−2.30 1.45 |×100=58% Comparaison : - Dans le premier essai les valeurs de l’expérience sont très proches à celle de théorique par rapport à l’inox et le dural où l’erreur est 3% pour l’inox et 0.37% pour le dural, par contre dans le plastique les valeurs de l’expérience sont très décalées où l’erreur est 58%. - Dans le deuxième essai les valeurs de l’expérience sont très décalées à celle de théorique. Conclusion : D’après notre expérience on a conclu qu’il existe plusieurs méthodes de calcul de la masse volumique dont la méthode de pied à coulisse et la méthode de pycnomètre. Dans notre manipulation on a déduit que la méthode de pied à coulisse est plus exacte que celle de pycnomètre. TP02 : Masse volumique des vases de barrage Introduction : L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l'époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l'origine de la statique des fluides. Aujourd'hui, la mécanique des fluides est un domaine actif de la recherche. But de l’expérience : Détermination de la masse volumique de la vase de barrage. Définitions : La concentration volumique : La vase de barrage : c’est un mélange de matière organique et de la terre qui forme un dépôt au fond de l’eau (d’un barrage). Matériels utilisés : Pipette, pycnomètre, entonnoir, assiette, spatule, une balance, l’eau distillée, la vase de barrage. Mode opératoire : - on pèse une quantité de vase sèche à l’aide de l’étuve. - on pèse le pycnomètre vide. - on pèse le pycnomètre plein d’eau. - on pèse le pycnomètre avec la vase et l’eau. Tableau de calcul: ms (g) Pycno vide (g) Pycno + eau (g) Pycno + eau + vase (g) ρs (g/cm3) 2.3 47.8 147.6 149 2.55 1.2 47.8 147.6 148.3 2.4 1.8 47.8 147.6 148.5 2.0 Détermination de la masse volumique : ρs = ms Vs On pose v1 le volume d’eau ; est exprimé par v1=m2-m1 et v2=m3-ms, donc ρs = ms (m2−m1)−(m 4−m1−ms)= ms m 2−m3+ms ρs moyen = ρs1+ρs 2+ ρs3 3 , ρs moyen = 2.47 (g/cm3) Erreur = | ρthéorique−ρexpérimental ρthéorique | = | 2.65−2.47 2.65 | = 6.8% d = ρs ρeau = 2.47 1 =¿2.47 Conclusion : On a conclu à partir de cette expérience comment déterminer la masse volumique et la densité de la vase du barrage avec la méthode de pycnomètre. TP03 : détermination de la viscosité d’un liquide Introduction : L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l'époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l'origine de la statique des fluides. Aujourd'hui, la mécanique des fluides est un domaine actif de la recherche. Le But : la détermination de la viscosité des mélanges (liquide, solide) directement. La définition du viscosimètre ENGLER : le viscosimètre ENGLER est fondé sur la mesure du temps d’écoulement de certain liquide à travers d’un orifice. Il s’agit donc d’un appareil purement empirique donnant pour la viscosité une valeur conventionnelle. Matériels utilisés : L’argile, une balance, Bécher de 200ml, chronomètre, viscosimètre ENGLER. Méthode de travail : 1-préparation des mélanges : On prend une suspension obtenu en mélangeant de l’argile avec l’eau. On prépare 5 concentrations dans l’ordre de 3%, 5%, 7%, 9%, 11%. Chaque fois on pèse le bécher vide puis on le pèse rempli par le mélange. On calcule la concentration volumique à partir de cette formule. CV(%) = ρmé lange−ρeau ρsolide−ρeau A partir de ces formules on trouve la viscosité(ʋ), la viscosité(µ), et le degré d’ENGLER (E°). ʋ = 0.0731×E°-0.0631 E° (stockes) , µ = ρm × ʋ (poise) E° (degré d’ENGLER) = tempsd ' é coulement de200mldem é lange tempsd ' é coulement de200mld ' eau 2- détermination de la viscosité de mélanges préparés : On ferme l’orifice de cylindre de viscosimètre avec le doigt. On verse 200ml d’eau dans le cylindre intérieur du viscosimètre. On pose le bécher sous l’orifice. On chronomètre le temps de vidange de 200ml d’eau. On répète l’opération avec les 5 concentrations. Détermination de la concentration volumique : Exemple de calcule : m (mélange) = m (bécher plein) – m (bécher vide) m = 246.7 – 32.7 = 214g ρ1 = m v = 214 200 = 1.07 g/cm3 CV (%) = ρmé lange−ρeau ρsolide−ρeau = 1.07−1 2.65−1 × 100 = 4.2% - Masse de bécher vide = 32.7g Substance m(bécher plein) Cv % T (200ml) E° Viscosité cinématique ʋ ρm Viscosité dynamique µ Eau 232.7 0 49 1 0.01 1 0.01 Echantillon1 246 3.72 52 1.06 0.017 1.06 0.019 Echantillon2 246.7 4.2 51 1.04 0.015 1.07 0.015 Echantillon3 257 7.09 53 1.08 0.02 1.12 0.022 Echantillon4 261.9 8.8 57 1.16 0.02 1.14 0.025 Echantillon5 271.8 11.8 61 1.24 0.04 1.19 0.047 Traçage de graphe : µ = f(CV) Commentaire sur le graphe : On voit que la viscosité dynamique augmente relativement quand la concentration volumique du liquide augmente. Conclusion : On a conclu à partir de cette expérience ‟la détermination de la viscosité dynamique et cinématique” qu’il y a une relation entre l’argile et le temps d’écoulement (relation proportionnelle). Et aussi on a remarqué que quand la concentration volumique augmente la viscosité dynamique augmente. TP04 : masse volumique des liquides Introduction : L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l'époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l'origine de la statique des fluides. Aujourd'hui, la mécanique des fluides est un domaine actif de la recherche. Définitions : - huile alimentaire : est une matière grasse liquide d’origine végétale, composée uniquement des lipides et obtenue par la pression d’un végétale. - huile industrielle : est une matière grasse liquide But de TP : la détermination de la masse volumique de l’eau de l’huile industrielle et alimentaire. Matériels utilisés : Une balance, bécher, uploads/Finance/ travaux-pratique-hydraulique-general.pdf