surface de l'eau solide à une certaine vitesse

[invite8a37587c]

bonjour.
J'aimerais que l'on m'explique pourquoi à une certaine vitesse, l'eau liquide réagit comme un solide. cela me permettrait de mieux comprendre comment l'hydroglisseur glisse sur l'eau en augmentant sa vitesse.
merci.
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[invite7ce6aa19]

bonjour.
J'aimerais que l'on m'explique pourquoi à une certaine vitesse, l'eau liquide réagit comme un solide. cela me permettrait de mieux comprendre comment l'hydroglisseur glisse sur l'eau en augmentant sa vitesse.
merci.

Parceque les molécules d'eau n'ont pas le temps de se mettre en mouvement sur une trop courte échelle de temps

[invite8a37587c]

merci. y a t-il une caractéristique de l'agencement des molécules d'eau qui détermine plus particulièrement l'aspect solide de l'eau?

[Tropique]

Hello

D'une manière générale, lorsque l'on s'approche de la vitesse du son dans un corps, la distinction solide/liquide tend à disparaitre: seule la masse spécifique garde sa signification.
A noter que la vitesse à prendre en compte dépend du type d'impact: par exemple une feuille de papier tendue va se comporter comme la surface d'un liquide si l'on jette une pierre au travers: ce sont ici des ondes transversales, très lentes dont il faut tenir compte: la pierre va perforer le papier bien que sa vitesse soit très inférieure à la vitesse du son dans le papier.
Pour deux masses compactes, c'est la vitesse des ondes de compression qui va jouer (vitesse du son dans un solide ou liquide).
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8a37587c]

mmmmmoui.... j'ai pas super bien compris. mais si j'ai compris, plus la vitesse est importante plus le choc est violent. seulement, dans le cas de l'hydroglisseur il n'y a pas a proprement dit de choc perpendiculaire. j'aimerais mieux comprendre comment le bateau glisse sur l'eau et ne s'enfonce pas. quel est le mouvement de l'eau? sa "résistance", quelles sont les priorités de l'eau qui permettent ce déplacement. et si le liquide était différent, le résultat serait il le même? le bateau se déplacerait il de la meme facon?

[zoup1]

Il y a eu récemment une discussion sur les forces en ski nautique. J'ai pas bien suivi le fil et il me semble que les choses ont été un peu laborieuses, mais il y a sans doute des choses à y prendre.
http://forums.futura-sciences.com/sh...d.php?t=105273

En aucune façon l'eau ne devient solide lorsque la vitesse augmente. Les seules vitesses caractériques sont effectivement la vitesse du son dans le liquide ou en surface. Si la vitesse devient supérieure à ces vitesse alors la nature compressible ou incompressible du liquide change mais il n'en reste pas moins un liquide.

[invite93279690]

Il y a eu récemment une discussion sur les forces en ski nautique. J'ai pas bien suivi le fil et il me semble que les choses ont été un peu laborieuses, mais il y a sans doute des choses à y prendre.
http://forums.futura-sciences.com/sh...d.php?t=105273

En aucune façon l'eau ne devient solide lorsque la vitesse augmente. Les seules vitesses caractériques sont effectivement la vitesse du son dans le liquide ou en surface. Si la vitesse devient supérieure à ces vitesse alors la nature compressible ou incompressible du liquide change mais il n'en reste pas moins un liquide.

Je ne sais pas si ça contredit ce que tu viens de dire mais en viscoélasticité, on apprend qu'un matériau se comporte mécaniquement comme un solide en dessous d'une certaine constante de temps et qu'il se comporte mécaniquement comme un liquide au dessus de cette même echelle de temps. Bon normalement ce type de raisonnement est à réserver à la physique du chewing gum mais en fait ces constantes sont mesurables pour tout type de matériau et pour l'eau il me semble que cette constante est de l'ordre de 10-6 secondes et pour le granite c'est une echelle de temps géologique par exemple. D'après ce que m'a dit mon prof c'est ce qui explique le choc ressentit quand on fait un joli "plat" quant on rate un plongeon

[invite8a37587c]

oui, j'avais bien compris que l'eau restais liquide. seulement, elle se comporte comme un solide, ou du moins, le bateau se comporte sur l'eau comme s'il était sur un solide ou presque puisqu'il glisse dessus, et ne coule pas...
je voulais donc savoir comment cela est possible. est -ce uniquement grace à la vitesse? a la forme du bateau? aux caracteristiques de l'eau? etc.
merci.

[zoup1]

Je ne sais pas si ça contredit ce que tu viens de dire mais en viscoélasticité, on apprend qu'un matériau se comporte mécaniquement comme un solide en dessous d'une certaine constante de temps et qu'il se comporte mécaniquement comme un liquide au dessus de cette même echelle de temps.

Cela n'est pas en contradiction avec ce que je dis..
Il existe tout un tas de type de fluides différents pour lesquels la viscosité dépend éventuellement très fortement du cisaillement qui s'appliquent à lui.
L'eau et l'air sont des prototypes de fluides dis Newtonien pour lesquels la viscosité est indépendante du cisaillement.

Les suspensions au contraires vont avoir des comportement fortement rhéo-épaississant du fait de la présence de particules qui vont se structurer suite au cisailleemnt jusqu'à donner une structure semblable à celle d'un solide. Par exemple, si on prend de la maïzena (farine de mais) en suspension dans l'eau (à assez forte concentration) et qu'on essaye de déplacer son doigt dans ce mélange, on arrive jusqu'à fabriquer des fractures.

Il y a d'autres fluides qui ont un comportement tout à fait inverse et dont la viscosité va diminuer lorsque le cisaillement augemente. C'est le cas du ketchup et du dentifrice (au moins celui qu'on met dans des tubes).


Mais l'eau c'est pas comme ça !!!

Le fait de dépasser la vitesse du son du fluide n'entraine pas de changmenet de phase du fluide... heureusement d'ailleurs sinon chaque fois qu'un avion dépasserait le mur du son, il s'écrabouillerait lamentablement dans le solide que sera devenu l'air autour de lui.

Bon normalement ce type de raisonnement est à réserver à la physique du chewing gum mais en fait ces constantes sont mesurables pour tout type de matériau et pour l'eau il me semble que cette constante est de l'ordre de 10-6 secondes et pour le granite c'est une echelle de temps géologique par exemple. D'après ce que m'a dit mon prof c'est ce qui explique le choc ressentit quand on fait un joli "plat" quant on rate un plongeon

Le problème du plat du plongeon est je pense plus un problème d'interface que de volume. Je ne saurais pas vraiment analyser ce qui se passe lors d'un plat... mais je ne vois pas bien pourquoi on aurait besoin d'invoquer ce genre de choses.

[zoup1]

oui, j'avais bien compris que l'eau restais liquide. seulement, elle se comporte comme un solide, ou du moins, le bateau se comporte sur l'eau comme s'il était sur un solide ou presque puisqu'il glisse dessus, et ne coule pas...
je voulais donc savoir comment cela est possible. est -ce uniquement grace à la vitesse? a la forme du bateau? aux caracteristiques de l'eau? etc.
merci.

Je crois qu'il faut que tu enlèves cette idée de solide de ta tête. Elle ne sert à rien pour comprendre les éléments qui interviennent dnans le problème d'un skieur.

Un bateau ne coule pas car il flotte.
Un skieur ne coule pas car il glisse (il se déplace). Il s'enfonce et peu dans l'eau, mais se déplace à la surface de l'eau avant de pénétrer beaucoup dans l'eau...

Certains bateaux volent (presque) au dessus de l'eau. L'eau exerce des forces de protance sur le bateau ou sur un skieur de la même façon que l'air exerce des forces de portance sur les ailes d'un avion.
Cela c'est une conséquence du fait que l'eau est un liquide.

[invite93279690]

Cela n'est pas en contradiction avec ce que je dis..
Il existe tout un tas de type de fluides différents pour lesquels la viscosité dépend éventuellement très fortement du cisaillement qui s'appliquent à lui.
L'eau et l'air sont des prototypes de fluides dis Newtonien pour lesquels la viscosité est indépendante du cisaillement.

Les suspensions au contraires vont avoir des comportement fortement rhéo-épaississant du fait de la présence de particules qui vont se structurer suite au cisailleemnt jusqu'à donner une structure semblable à celle d'un solide. Par exemple, si on prend de la maïzena (farine de mais) en suspension dans l'eau (à assez forte concentration) et qu'on essaye de déplacer son doigt dans ce mélange, on arrive jusqu'à fabriquer des fractures.

Il y a d'autres fluides qui ont un comportement tout à fait inverse et dont la viscosité va diminuer lorsque le cisaillement augemente. C'est le cas du ketchup et du dentifrice (au moins celui qu'on met dans des tubes).


Mais l'eau c'est pas comme ça !!!

encore une fois je ne suis pas spécialiste mais mon prof de matière molle m'a dit qu'on pouvait fracturer l'eau alors...
Je ne parle pas d'un réel changement de phase mais que le comportement élastique (solide) et visqueux (type liquide) dépend de l'échelle de temps d'observation.

Le fait de dépasser la vitesse du son du fluide n'entraine pas de changmenet de phase du fluide... heureusement d'ailleurs sinon chaque fois qu'un avion dépasserait le mur du son, il s'écrabouillerait lamentablement dans le solide que sera devenu l'air autour de lui.

Ce n'est pas ce que je disais

Le problème du plat du plongeon est je pense plus un problème d'interface que de volume. Je ne saurais pas vraiment analyser ce qui se passe lors d'un plat... mais je ne vois pas bien pourquoi on aurait besoin d'invoquer ce genre de choses.

L'interface intervient de façon évidente mais je ne vois pas pourquoi ce henre de chose ne pourrait pas intervenir.

L'idée dans ce que je raconte n'est pas de parler de vitesse mais d'échelle de temps d'observation.

Sinon effectivement pour un avion, un skieur etc pas besoin d'invoquer un changement de phase.

[invite116a953a]

D'après ce que m'a dit mon prof c'est ce qui explique le choc ressentit quand on fait un joli "plat" quant on rate un plongeon

Bon exemple! Je saute de 1m ça va, je saute de 5 mètres, ça fait mal, je saute de 10m, ça fait très mal etc...
Plus la vitesse au contact est grande, plus le liquide "semble" solide.


Un autre exemple un peu hors sujet assez amusant je trouve, c'est le mélange eau/fécule:

On peut sauter dessus à pieds joints sans s'enfoncer. Et pourtant ça "coule"!
le lien: http://edu.cpln.ch/c_david/images/liquide1.jpg

[invite7ce6aa19]

encore une fois je ne suis pas spécialiste mais mon prof de matière molle m'a dit qu'on pouvait fracturer l'eau alors...
Je ne parle pas d'un réel changement de phase mais que le comportement élastique (solide) et visqueux (type liquide) dépend de l'échelle de temps d'observation.


L'idée dans ce que je raconte n'est pas de parler de vitesse mais d'échelle de temps d'observation.

Je comprends bien ce que tu veux dire, je vais essayer de le formuler proprement. Que ce soit la viscosité où l'élasticité ce sont des fonctions de réponses. en général on peut étudier celles-ci en fonction de la fréquence de la contrainte appliquée. Si l'on est dans un système linéaire on passe de la contrainte temporelle à la contrainte fréquencielle par transformée de Fourier temporelle.
.
Le cas du solide: si l'on applique une contrainte de faible amplitude à "haute" fréquence on est dans ce que l'on appelle le domaine élastique. par contre à tres basse fréquence le solide va se déformer par mouvements de dislocation, c'est le fluage cela est apparenté à la viscosité.

Le cas du liquide: Un liquide peut être regardé comme un solide avec une quantité énorme de dislocations, si bien des basses fréquences jusqu'aux "moyennes" fréquences on a un comportement visqueux (grace aux mouvement des "dislocations" en grand nombre). si maintenant on monte en fréquence il y aura une fréquence de coupure qui fera que le mouvement des dislocations sera impossible, le liquide commence a se comporter comme un solide, cad correspondant au domaine d'élasticité.

si maintenant on introduit dans le domaine d'élasticité du solide ou du liquide une contrainte de grande amplitude on aura une déformation plastique qui aboutira à la rupture. donc un liquide peut-être fracturé par des contraintes de haute fréquences (donc rapides) et de grandes amplitudes.

[invite93279690]

Je comprends bien ce que tu veux dire, je vais essayer de le formuler proprement. Que ce soit la viscosité où l'élasticité ce sont des fonctions de réponses. en général on peut étudier celles-ci en fonction de la fréquence de la contrainte appliquée. Si l'on est dans un système linéaire on passe de la contrainte temporelle à la contrainte fréquencielle par transformée de Fourier temporelle.
.
Le cas du solide: si l'on applique une contrainte de faible amplitude à "haute" fréquence on est dans ce que l'on appelle le domaine élastique. par contre à tres basse fréquence le solide va se déformer par mouvements de dislocation, c'est le fluage cela est apparenté à la viscosité.

Le cas du liquide: Un liquide peut être regardé comme un solide avec une quantité énorme de dislocations, si bien des basses fréquences jusqu'aux "moyennes" fréquences on a un comportement visqueux (grace aux mouvement des "dislocations" en grand nombre). si maintenant on monte en fréquence il y aura une fréquence de coupure qui fera que le mouvement des dislocations sera impossible, le liquide commence a se comporter comme un solide, cad correspondant au domaine d'élasticité.

si maintenant on introduit dans le domaine d'élasticité du solide ou du liquide une contrainte de grande amplitude on aura une déformation plastique qui aboutira à la rupture. donc un liquide peut-être fracturé par des contraintes de haute fréquences (donc rapides) et de grandes amplitudes.

D'accord merci pour la reformulation toute à fait concise

[sitalgo]

Bonjour,

" je voulais donc savoir comment cela est possible. est-ce uniquement grace à la vitesse? a la forme du bateau? aux caracteristiques de l'eau?"

Oui pour tout.

Pour ajouter à ce qui a été déjà dit, quand on déplace de l'eau, elle résiste par son inertie comme le fait tout objet, solide ou gaz. Un ski enfonce l'eau, celle-ci s'échappe par les côtés et par en-dessous, globalement on lui donne une quantité de mouvement verticale (après le ski l'eau continue de descendre avant de remonter). La réaction d'inertie de l'eau porte le skieur.

Mais elle résiste aussi par sa viscosité, plus l'eau a du mal à s'évacuer sous le ski, plus heu... il en reste en-dessous. Je parle là de viscosité cinématique.

Si l'eau était moins visqueuse et plus légère, il faudrait aller plus vite. Comme par exemple skier sur de l'eau bouillante mais j'ai jamais vu faire.
.