TIPE: Viscosité

[inviteeafa10c5]

Salut à tous,

Actuellement en 1ère année pcsi, je fais un tipe qui traite de la viscosité.
Nous voulons mesurer la viscosité d'une huile moteur, et pour cela, nous avons fabriquer un tube en plexi de 7 cm de diamètre, rempli d'huile, dans lequel nous laissons tombé, sans vitesse initial, une bille en acier.

Le rayon de la bille étant largement inférieur à celui du tube, on considère l'écoulement laminaire.

Par chronophotographie, on détermine la vitesse limite qui nous permet d'obtenir la valeur de la viscosité dynamique.

Mais voilà, après un 1er test, l'huile étant rougé-orangé, on a un peu de mal à distinguer la bille avec la webcam.

N'y aurait-il pas moyen de créer un petit système qui repèrerait la bille à l'intérieur du tube, relié à l'ordi? Ou changer la couleur de l'huile sans influer sur ces caractéristiques? Caméra de meilleur résolution?

Dernière question: Les viscosimètre à chute de bille mesure le temps de chute entre 2 points dans le cylindre où la vitesse (=Vlimite) est supposée constante, mais comment sait-on que cette vitesse sera atteinte au 1er point? Cela dépend du fluide non?

Merci de votre aide

Bonne journée
-----

[Flyingsquirrel]

Discussion déplacée dans le forum de physique.

[inviteeafa10c5]

Personne n'a une petite idée??

[invite2c6a0bae]

Salut,

Je ne suis pas certain que l'huile de moteur soit le meilleur choix, pour la transparence, mais aussi pour la calibration.
Je vous propose de tester votre manipe avec une huile silicone (PDMS) [la viscosité dépend de la longueur des chaines de polymères] ou du glycérol. Pour le glycérol, vous pouvez le diluer avec de l'eau, les viscosités sont tabulés. Cependant, attention au glycérol, sa viscosité dépend fortement de la température, ce qui n'est pas le cas du PDMS.

Dans les deux cas, vous pourrez comparer la valeur trouvée avec la valeur "théorique".

Qui plus est, méfiez vous de la section de votre tube. Vous dites petit, mais vous ne donnez pas le rapport. Le champ de vitesse décroit typiquement comme 1/r, ce n'est pas rapide.
Il existe des formules qui tiennent compte des parois...


Pour savoir si vous êtes à v_limite, vous devez enregistrer un grand nombre de photos à intervalle régulier et relever sur chacune d'elle la position. Tracez cette position en fonction du temps, et vous aurez un plateau que vous pourrez fitter.

A la fin, n'oubliez pas de vérifier Re << 1

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2c6a0bae]

Pour confirmer mes dires sur la section, voir hydrodynamique physique de guyon et al page 468.

" pour une sphere placée dans un tube de rayon 10 fois supérieur à celui de la sphère, l'augmentation de la force est de 20 %"
Autrement dit, si votre bille fait 3 mm de rayon, vous faite une erreur de 20 % sur votre viscosité.

Il existe une très large littérature sur le sujet (à cause de ses aspects pratiques dominant la rhéophysique par ex), je vous conseille de la lire, c'est un sujet pas forcément simple, mais très intéressant.

[inviteeafa10c5]

Je vais aller faire un tour à la BU pour voir tout çà

On a choisi l'huile moteur car sa viscosité joue un rôle important dans certaines applications industrielles (automobile,...).

A part la chronophotographie, pas d'autres moyens de calculer la viscosité (hormis les viscosimètres) ?

[invite897678a3]

Bonjour,

on a un peu de mal à distinguer la bille avec la webcam

Et en éclairant le tube par l'arrière? En contre-jour, à l'aide d'une lampe de bureau ou bien devant une fenètre, par exemple.

[inviteeafa10c5]

Bonjour,


Et en éclairant le tube par l'arrière? En contre-jour, à l'aide d'une lampe de bureau ou bien devant une fenètre, par exemple.

Ah ouai pas bête merci! Autrement, pour abandonner l'idée définitivement, il n'est pas possible de mettre en place un petit système de suivi par ordi ou mesure?

Merci

[invite2c6a0bae]

A part la chronophotographie, pas d'autres moyens de calculer la viscosité (hormis les viscosimètres) ?

Tu ne cherches pas à calculer mais à mesurer ta viscosité, nuance

et ce que tu as fabriqué es déjà un viscosimètre, rudimentaire, mais un viscosimètre quand même.
Et quand bien même c'est l'huile machin qui t'interesse, qualibrez votre manipe avec qqch de connu !

[inviteeafa10c5]

Tu ne cherches pas à calculer mais à mesurer ta viscosité, nuance

et ce que tu as fabriqué es déjà un viscosimètre, rudimentaire, mais un viscosimètre quand même.
Et quand bien même c'est l'huile machin qui t'interesse, qualibrez votre manipe avec qqch de connu !

En fait, on cherche à rencontrer un docteur/chercheur en rhéologie qui pourrait mesurer la viscosité de notre huile pour ensuite que l'on puisse vérifier nos mesures, ainsi que pour avoir d'autres infos.

On aurait aimé pouvoir faire varier le T° mais avec plus de 3L d'huile c'est pas facile.
L'idée du glycérol ou glycérine est pas mal sauf que notre prof trouve que le fait que la viscosité de l'huile moteur soit un facteur important dans l'industrie (automobile par ex) c'est mieux et en plus le Tp avec le glycérol c'est commun.

[inviteeafa10c5]

Auriez-vous quelques ouvrages intéressant sur le sujet mais assez dense parce que dans la majorité des livres on parle de viscosité en moins de 2 pages, où on parlerai des variations avec la pression, la t°, les différentes échelles de mesure,les applications industriels...
Pour l'instant j'ai trouvé çà:
http://www.pamline.fr/images/add/for...e/viscosit.pdf

Merci

[invite2c6a0bae]

En fait, on cherche à rencontrer un docteur/chercheur en rhéologie qui pourrait mesurer la viscosité de notre huile pour ensuite que l'on puisse vérifier nos mesures, ainsi que pour avoir d'autres infos.

ça se trouve, mais un conseil, bannissez directement les gens qui ne travaille qu'en aqueux, ils ne vous laisseront pas approcher

On aurait aimé pouvoir faire varier le T° mais avec plus de 3L d'huile c'est pas facile.

Ah, dans ce cas oui. Vous allez avoir de la convection à tout va. Mais d'un autre coté, faire faire la mesure par un appareil magique, ça enlève de l'investissement personnel à votre projet.

L'idée du glycérol ou glycérine est pas mal sauf que notre prof trouve que le fait que la viscosité de l'huile moteur soit un facteur important dans l'industrie (automobile par ex) c'est mieux et en plus le Tp avec le glycérol c'est commun.

C'est peut être commun, mais des gens qui sauraient vraiment de quoi ils parlent, ça l'est déjà moins. Il y a matière :
théoriquement : écoulement de stokes, influence du contre écoulement, influence des parois
expérimentalement : prise d'images, analyse, analyse des données, discussion des résolutions, écart à la théorie.

Et quand tout ça sera bien traité, rien ne vous aurait empêché de travailler sur de la sédimentation.
Comment interagissent deux sphères placées l'une à coté de l'autre, l'une en dessous de l'autre...

ça plaira à coup sur et vous saurez où vous allez. Mais ce n'est que mon avis.

Bon courage.

[invite2313209787891133]

En fait, on cherche à rencontrer un docteur/chercheur en rhéologie qui pourrait mesurer la viscosité de notre huile pour ensuite que l'on puisse vérifier nos mesures

Un docteur ? Pourquoi faire ?
La seule chose qu'il faut c'est un viscosimètre précis, et un gars qui sait l'utiliser. Un commercial fait ça très bien.

ça se trouve, mais un conseil, bannissez directement les gens qui ne travaille qu'en aqueux, ils ne vous laisseront pas approcher

Un viscosimètre ça ne nettoie; si tu voyais les trucs que j'ai passé dedans...