La forme d'un filet d'eau

Comment la physique explique-t-elle la forme d'un filet d'eau ?

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Tout le monde se secoue ! :D

J’ai commencé (samedi 16 novembre 2019 à 17h24) la rédaction d’un article au doux nom de « La forme d’un filet d’eau » et j’ai pour objectif de proposer en validation un texte aux petits oignons. Je fais donc appel à votre bonté sans limites pour dénicher le moindre pépin, que ce soit à propos du fond ou de la forme. Vous pourrez consulter la bêta à votre guise à l’adresse suivante :

Merci !


Bonjour,

Voilà un premier jet sur la physique à l’œuvre dans la forme des filets d’eau. J’aimerai bien des retours sur l’orientation prise dans l’article. Est-ce que ça part dans une bonne direction ?

Édité par Aabu

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Salut,

Le sujet est intéressant. La première partie est claire et pédagogique. Par contre, je suis pas convaincu de ton explication sur Rayleigh-Plateau. Tu te caches un peu derrière des termes techniques comme "perturbations", la notion de taux de croissances, l’équation de Laplace-Young (pas compris ce qu’elle venait faire là d’ailleurs, elle concerne des fluides statiques), "viscosité" et "inertie". Mais il n’y a pas d’explication sur la physique du truc. L’instabilité RP se comprend bien avec les mains en imaginant une perturbation sinusoïdale de l’écoulement, la conservation du débit impose une vitesse plus rapide dans les zones fines et plus lente dans les zones épaisses, conduisant à la croissance de la perturbation. Ouais OK, la viscosité et l’inertie contrôlent la longueur d’onde choisie par le système, mais on s’en fout pour comprendre ce qu’il se passe.

I don’t mind that you think slowly, but I do mind that you are publishing faster. — W. Pauli

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Auteur du sujet

Salut,

Merci pour ton retour. J’ai pas mal de choses à retravailler !


Pour Laplace-Young, on retrouve pourtant des références à l’équation un peu partout dans ce qui parle de jets.

L'article sur lequel je m’appuie dit bien (partie 3):

The instability is caused by the fact that the Laplace pressure increases in constricted regions, driving out the fluid and thus reducing the radius even more.

Et j’ai pas saisi parfaitement toutes les subtilités, mais on a bien un lien entre rayon du jet (donc de la perturbation), vitesse d’écoulement et pression.

L’instabilité RP se comprend bien avec les mains en imaginant une perturbation sinusoïdale de l’écoulement, la conservation du débit impose une vitesse plus rapide dans les zones fines et plus lente dans les zones épaisses, conduisant à la croissance de la perturbation.

Autrement dit, les zones fines « rattrapent » les zones épaisses ? Comment tu lies ce phénomène-là avec les différences de pression ?


Pour ce qui est de l’aspect dynamique, je trouve qu’il est intéressant, parce que le jet n’éclate pas vraiment en une pluie de gouttes de taille différentes. On voit bien ce qui domine. Après, c’est vrai que ce n’est pas forcément essentiel.

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Autrement dit, les zones fines « rattrapent » les zones épaisses ? Comment tu lies ce phénomène-là avec les différences de pression ?

Ce sont deux façons de dire la même chose, les variations de pression dynamique sont le seul moyen de conserver la masse dans un fluide incompressible.

Pour ce qui est de l’aspect dynamique, je trouve qu’il est intéressant, parce que le jet n’éclate pas vraiment en une pluie de gouttes de taille différentes. On voit bien ce qui domine. Après, c’est vrai que ce n’est pas forcément essentiel.

C’est intéressant, mais c’est le niveau explicatif au-dessus. Il te manque le phénomène physique de base, la sélection particulière d’un mode vient ensuite en détail. Tu as la contribution de la viscosité qui tend à diminuer les gradients de vitesse et donc à sélectionner les grandes longueurs d’ondes, la tension de surface qui tend à sélectionner les plus petites pour des raisons énergétiques, et l’inertie qui à vue de nez favorise les grandes longueurs d’ondes (à vérifier en écrivant proprement les équations). L’approche en taux de croissances à coup de stabilité linéaire, c’est un peu subtil à expliquer proprement et à relier à de vraies observations. C’est intéressant, mais à moins de bourriner à coup d’équations dont le sens physique est subtil, il est difficile de baser toute une explication dessus. En parler en coin de table, ça me parait plus raisonnable.

Édité par adri1

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