Débit - fluide/électrons

[invite5f4d8c1a]

Bonsoir ,

Alors voilà, il y a un truc que je ne comprends pas. La dernière fois je lisais un cours sur l'électricité et j'ai appris que l'intensité du courant c'était en fait le débit d'électrons dans le fil conducteur, un peu comme les fluides dans un tuyau. Donc j'ai fais quelques recherche sur internet pour en savoir plus. Je pense qu'on est tous d'accord pour dire que le débit est une quantité de matière par unité de temps... Mais il y a un truc que je ne comprends vraiment pas : la conservation du débit!

Par exemple le théorème de Bernoulli dit : "si le débit de fluide est constant et que le diamètre diminue, la vitesse augmente nécessairement". Tout le monde à l'aire de trouver logique qu'il y a conservation du débit mais pas moi. J'ai même trouvé une explication du genre "même si le diamètre du tuyau diminue il y a autant d'eau qui sort du tuyau qu'il en est rentrée donc il y a forcement conservation du débit" Oo Je vois pas le rapport . Je peux pas m’empêcher de penser à une national. Si on prend une national sur
-----

[obi76]

Bonjour,

ben oui, le courant c'est un débit, donc il est conservé le long d'un fil, comme le long d'une résistance... où est le problème ?

Cela dit je ne peux que vous mettre en garde avec ce genre d'analogies...

[invite5f4d8c1a]

Désolé en fait j'ai fais "envoyé" avant d'avoir terminé. Bref je reprends... Mon problème est justement la conservation du débit.

Si je prend une national bien fréquentée (qu'on peut voir comme un tuyau) avec trois points A, B et C. Au point A la national est sur deux voies, au point B elle passe sur une voie et au point C elle est sur une voie. Au point A il y a 2 voitures qui passent en même temps. Au point B les voitures sur la voie de gauche sont obligées de se rabattre à droite pour pouvoir passer et au point C il n'y a plus que une voiture qui passe à la fois. Imaginons qu'elles avancent à la même allure au point A et C, Alors il y aura bien 2fois plus de voitures passant au point A en un temps donné qu'au point C. Et pourtant Elle finirons toutes par passer par le point C (même si ça mettra plus longtemps)...

Je ne sais pas si je suis très claire. Mais en gros même si l'eau n'accélère pas, elle finit bien par sortir et donc il n'y a pas de perte... c'est pourquoi je ne comprends pas cette explication : "même si le diamètre du tuyau diminue il y a autant d'eau qui sort du tuyau qu'il en est rentrée donc il y a forcement conservation du débit".

[Nicophil]

Bonsoir,

Imaginons qu'elles avancent à la même allure au point A et C,

Nan! imaginons plutôt qu'elles n'avancent pas à la même allure...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5f4d8c1a]

Oui d'accord j'avais bien compris mais alors pourquoi justement? Pourquoi le débit ne change pas? Puisque finalement l'explication que j'ai trouvée n'est pas valable. (je viens de montrer qu'il n'y avait pas de perte même si la vitesse ne changeait pas et donc le débit lui si). Y a t'il une explication ou est-ce juste une constatation?

[Nicophil]

Le constat, c'est que les mètres-cube par seconde restent constants. Donc si la section du tuyau (en m²) diminue (le tuyau se rétrécit, pour compenser il faut que l'eau s'écoule plus vite (en m/s):
m/s = m² * m/s

[Nicophil]

Le constat, c'est que les mètres-cube par seconde restent constants. Donc si la section (en m²) du tuyau diminue (le tuyau se rétrécit), pour compenser il faut que l'eau s'écoule plus vite (en m/s):
m/s = m² * m/s

[invite5f4d8c1a]

Arf donc la constance du débit est bien JUSTE un fait que l'on a observé, il n'y a pas d'explication? Parce que s'il y en a une même si elle compliquée et que je dois mettre du temps à la comprendre je la veux . (J'aime pas ce qui n'a pas d'explication !!)
Sinon je suis ok pour la relation si on part du principe que le débit ne change pas.

Merci de prendre le temps de répondre à mes questions en tout cas.

[invite87420132543]

La conservation du débit dans le tuyau vient de la conservation de la matière.
Si une quantité de matière rentre dans le tuyau en un temps t et qu'il n'y a pas d'accumulation de matière dans le tuyau alors autant de matière doit en ressorti dans le même temps -> conséquence de la conservation de la matière et d'où conservation du débit.
C'est ça la question ?

[invite5f4d8c1a]

Oui c'est bien ça ma question. Mais qu'entends tu par accumulation de la matière? De plus on en revient au point de départ. Conservation de la matière ok. Mais le fait que la "matière" ne ressort pas dans le même temps pour moi n'implique pas qu'elle subit une perte. Elle ressort juste à la même vitesse (voir plus rapidement ou moins rapidement ça change rien) mais avec une surface différente et donc moins de matière qui sort en même temps...

J'ai trouvé ce cours qui m'a l'air pas mal mais justement je coinces. Aux passages "conservation masse / conservation débit", je cite :

La section de base DS du tube ainsi définie est suffisamment petite pour que la vitesse du fluide soit la même en tous ses points (répartition uniforme). Il y a conservation de la masse.

Là si je comprends bien ils parlent juste de la section DS qui se trouve dans S1? Il n'y a pas de DS dans S2? Donc si on faisait la même chose avec S2 on aurait une vitesse constante dans DS2 et conservation de la masse dans DS2 (car liquide incompressible). Mais ça n'implique pas que la masse dans DS1 soit égale à la masse dans DS2 si?

Et puis ils enchainent par :

Considérons un tube de courant entre deux sections S1 et S2. Pendant l'intervalle de temps Dt, infiniment petit, la masse Dm1 de fluide ayant traversé la section S1 est la même que la masse Dm2 ayant traversé la section S2.

Et là de nouveau je ne comprends plus grand chose. Parce je suis d'accord que la masse volumique ne change pas mais si S2 est plus grande que S1 alors le volume change donc la masse aussi...

[invite5f4d8c1a]

Enfin sauf si la vitesse augment bien sûr.
Mais on (je plutôt ) tourne en rond. La vitesse augmente car le débit est constant et le débit est constant car la vitesse augmente...
Et le débit est aussi constant car il y a conservation de la matière mais même avec un débit non constant il y aurait conservation de la matière... A moins que ce soit le terme "conservation de la matière" que je ne comprends pas finalement.

[invite5f4d8c1a]

Ah mais attendez. Cela pourrait il venir du fait qu'il y est une pression continu (=débit constant?) à l'entrée du tuyau et que par conséquence, lorsque le volume de celui ci diminue le fait que le liquide soit incompressible le "pousse" à aller plus vite (en gros pour laisser la place au liquide qui arrive derrière)?
Désolé pour le triple poste!

[mach3]

Oui c'est bien ça ma question. Mais qu'entends tu par accumulation de la matière?

Dans l'exemple de la nationale avec les voitures, il peut y avoir accumulation : ça s'appelle communément un bouchon. Cela n'arrive pas dans un fluide ou avec le courant électrique, sauf éventuellement en régime transitoire (établissement de l'écoulement ou du courant).
Si il y a accumulation de liquide, automatiquement la pression augmente et donc une force motrice apparait pour augmenter le débit en sortie afin qu'il égale celui d'entrée (ou diminuer celui de l'entrée). Idem avec le courant électrique, si il y a accumulation de charges, celle-ci étant de même signe elles se repoussent et ça fait "comme" la pression, il y a une force qui apparait pour augmenter le débit de sortie (ou diminuer celui de l'entrée).

m@ch3

[invite5f4d8c1a]

Ah merci ça commence à prendre forme dans ma tête

Les liquides sont considérés comme incompressibles (masse volumique constante) donc forcement s'il y en a une quantité constante qui entre à chaque instant dans le tuyau, il doit y en avoir une quantité constante qui sort (à chaque instant) pour "laisser la place" à celui qui arrive. Le débit (m³.s^-1) doit donc rester constant. A l'endroit où le diamètre du tuyau diminue il y a augmentation de la pression ce qui augmente la vitesse pour garder un débit constant.

J'ai un peu retourné ton explication à ma façon pour voir si j'ai bien compris. Mais en gros c'est ça?