Тест: Mécanique des fluides fondamentale — 18 въпроса

1. Quelle expression donne le débit massique d’un fluide traversant une section de surface S avec une vitesse moyenne v ?

A. Qm = V/S

B. Qm = ρV/t

C. Qm = S/v

D. Qm = ρSv

Answer: (D)

Обяснение

Le débit massique s’écrit $Q_m=\rho\,S\,v$ car il correspond à la masse traversant la section par unité de temps. Les autres expressions confondent débit, volume, vitesse ou dimensions géométriques.

2. Dans une presse hydraulique, quelle relation relie les forces et les surfaces des pistons ?

A. F2 = F1 + (A2 - A1)

B. F2 = F1 × (A1 / A2)

C. F2 = F1 / (A2 + A1)

D. F2 = F1 × (A2 / A1)

Answer: (D)

Обяснение

Comme la pression se transmet de façon identique, on a F1/A1 = F2/A2, d’où F2 = F1(A2/A1). Cette relation explique le gain de force de la presse hydraulique.

3. Quelle expression traduit la force pressante exercée par un fluide sur une surface ?

A. F = ρ × g, avec une force indépendante de la surface

B. F = S / P, avec une force parallèle à la surface

C. F = P / S, avec une force tangentielle à la surface

D. F = P × S, avec une force normale à la surface

Answer: (D)

Обяснение

La force pressante est proportionnelle à la surface et s’écrit F = P×S, avec une orientation perpendiculaire à la surface. La pression est donc une grandeur scalaire liée à l’action normale du fluide.

4. Que se passe-t-il pour la pression hydrostatique quand on s’éloigne de la surface libre d’un liquide ?

A. Elle dépend uniquement de la forme du récipient

B. Elle diminue avec la profondeur

C. Elle augmente avec la profondeur

D. Elle reste constante à toute profondeur

Answer: (C)

Обяснение

Dans un liquide au repos, la pression hydrostatique croît avec la profondeur, conformément à ΔP = ρgh. Elle ne reste donc pas constante quand on descend dans le liquide.

5. Le long d’une même ligne de courant, si la vitesse d’un fluide augmente, que devient la pression totale de Bernoulli ?

A. Elle devient égale à la pression atmosphérique

B. Elle augmente car l’énergie mécanique croît

C. Elle diminue pour conserver la somme totale

D. Elle reste nulle quelle que soit la vitesse

Answer: (C)

Обяснение

Le théorème de Bernoulli exprime une conservation de la somme des termes énergétiques le long d’une ligne de courant. Ainsi, quand la vitesse augmente, la pression doit diminuer pour que la somme reste constante.

6. Quelle est l’unité SI de la pression ?

A. Le newton, noté N, équivalent à 1 Pa/m²

B. Le bar, équivalent à 1 N/m²

C. Le joule, noté J, équivalent à 1 N·m

D. Le pascal, noté Pa, équivalent à 1 N/m²

Answer: (D)

Обяснение

Le pascal est l’unité SI de la pression et vaut 1 N appliqué sur 1 m², soit 1 N/m². Le bar est une autre unité fréquente, mais ce n’est pas l’unité SI.

7. Quelle relation donne la masse volumique d’un fluide ?

A. ρ = m × V

B. ρ = V / m

C. ρ = m / g

D. ρ = m / V

Answer: (D)

Обяснение

La masse volumique est la masse par unité de volume, donc ρ = m/V. La densité, elle, est un rapport sans unité et ne correspond pas à cette relation.

8. Comment s’écrit l’équation de continuité entre deux sections d’un même écoulement incompressible ?

A. S1v1 = S2v2

B. P1v1 = P2v2

C. ρ1v1 = ρ2v2

D. S1 + v1 = S2 + v2

Answer: (A)

Обяснение

Pour un fluide incompressible en régime stationnaire, on a $S_1v_1=S_2v_2$. Les autres relations ne traduisent pas correctement la conservation du débit.

9. Quelle relation exprime l’équation fondamentale de l’hydrostatique entre deux points d’un liquide au repos ?

A. P_A - P_B = ρ / (g h)

B. P_A - P_B = ρ g (Z_B - Z_A)

C. P_A + P_B = ρ g (Z_B - Z_A)

D. P_A = P_B seulement si le liquide est en mouvement

Answer: (B)

Обяснение

L’équation hydrostatique relie la différence de pression à la différence d’altitude des deux points, avec P_A - P_B = ρg(Z_B - Z_A). Elle montre aussi que la pression augmente avec la profondeur.

10. Qu’est-ce qu’un fluide incompressible ?

A. Un fluide dont la viscosité est obligatoirement nulle

B. Un fluide dont la masse volumique est toujours nulle

C. Un fluide qui ne peut pas s’écouler

D. Un fluide dont le volume d’une masse donnée ne varie pas quand la pression change

Answer: (D)

Обяснение

Un fluide incompressible conserve le volume d’une masse donnée lorsque la pression extérieure varie. Ce n’est pas une définition de la viscosité ni de l’absence d’écoulement.

11. Que dit le théorème de Pascal pour un liquide au repos ?

A. La pression reste nulle dans tout le liquide

B. La pression ne peut se transmettre que vers le bas

C. La pression disparaît dès qu’on ajoute une force extérieure

D. Toute variation de pression se transmet intégralement à tous les points du liquide

Answer: (D)

Обяснение

Le théorème de Pascal affirme qu’une variation de pression dans un liquide au repos est transmise intégralement dans tout le liquide. La transmission ne se limite pas à une direction particulière.

12. Quelle différence caractérise un fluide réel par rapport à un fluide parfait ?

A. Sa force d’interface est uniquement normale et sans frottement

B. Il garde toujours une forme propre comme un solide

C. Il ne peut jamais s’écouler sous l’action d’une force

D. Il présente un frottement visqueux interne qui s’oppose au glissement des couches

Answer: (D)

Обяснение

Un fluide réel tient compte des frottements visqueux internes, qui s’opposent au mouvement relatif des couches. Le fluide parfait est au contraire un modèle sans frottement.

13. Quelle relation permet de déterminer l’intensité de la poussée d’Archimède exercée sur un corps immergé ?

A. La poussée est égale au poids du fluide déplacé

B. La poussée est égale à la pression multipliée par la profondeur

C. La poussée est égale au poids du corps immergé

D. La poussée est égale au débit volumique du fluide

Answer: (A)

Обяснение

La poussée d’Archimède a pour intensité le poids du fluide déplacé, soit $F_A=\rho g V_{déplacé}$. Les autres propositions confondent la poussée avec le poids du corps, la pression hydrostatique ou un débit.

14. Un corps immergé dans un liquide reste à une profondeur constante lorsque son poids est :

A. Supérieur à la poussée d’Archimède

B. Inférieur à la poussée d’Archimède

C. Égal à la poussée d’Archimède

D. Égal à la pression atmosphérique

Answer: (C)

Обяснение

Si le poids et la poussée d’Archimède sont égaux, le corps est en équilibre et reste à profondeur constante. S’ils ne sont pas égaux, le corps monte ou descend.

15. Quelle relation relie le débit massique et le débit volumique pour un fluide de masse volumique constante ?

A. Qm = ρ/Qv

B. Qm = ρQv

C. Qm = Qv/ρ

D. Qm = Qv + ρ

Answer: (B)

Обяснение

Pour une masse volumique constante, le débit massique est le produit de la masse volumique par le débit volumique : $Q_m=\rho Q_v$. Cela permet de convertir un débit en m3/s en kg/s.

16. Dans un écoulement incompressible en régime stationnaire, quelle grandeur reste constante le long d’un tube de courant ?

A. La section du tube

B. Le débit volumique

C. La masse volumique varie

D. La vitesse moyenne

Answer: (B)

Обяснение

L’équation de continuité traduit la conservation de la masse et impose que le débit volumique reste constant. Si la section diminue, la vitesse augmente pour conserver ce débit.

17. Dans quelles conditions le théorème de Bernoulli peut-il être appliqué ?

A. Fluide compressible, visqueux, turbulent et variable, avec pompe

B. Fluide quelconque dès que la pression est élevée

C. Fluide incompressible, parfait, laminaire et permanent, sans échange de travail

D. Fluide immobile seulement, quelle que soit sa viscosité

Answer: (C)

Обяснение

Bernoulli s’applique à un fluide incompressible et parfait, en écoulement laminaire et permanent, sans machine qui fournit ou prélève du travail. Les autres choix violent au moins une condition d’application.

18. Que permet d’étudier la mécanique des fluides ?

A. Les transformations chimiques des gaz parfaits

B. Uniquement les écoulements des liquides visqueux à vitesse constante

C. Les écoulements au repos et en mouvement ainsi que leurs interactions avec les forces

D. La structure atomique des solides cristallins

Answer: (C)

Обяснение

La mécanique des fluides traite les fluides au repos et en mouvement, ainsi que leurs interactions avec les forces et les solides. Les autres propositions décrivent des domaines différents ou trop restrictifs.