Frottements fluides : traînée linéaire et quadratique

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Traînée fluide : toujours opposée au vecteur vitesse v. • Faible vitesse (Stokes) : f = k v (force linéaire). • Vitesse élevée (aérodynamique) : f = 1/2 S C_x v^2 (force quadratique). • Facteur de forme : le profilage aérodynamique (faible C_x) réduit considérablement les frottements.

Le cours

Modélisation de la force de frottement fluide (traînée) Lorsqu'un corps se déplace dans un fluide réel (air ou liquide), il subit une force de frottement fluide appelée force de traînée f, toujours opposée au vecteur vitesse : 1. Régime laminaire (faible vitesse) : la force de frottement est proportionnelle à la vitesse (loi de Stokes) : f = -k\,v = -6 R\,v où k est le coefficient de frottement linéaire et la viscosité dynamique. Applicable aux petites particules, gouttes de brouillard ou billes dans l'huile. 2. Régime turbulent (vitesse usuelle et élevée) : la force de frottement devient proportionnelle au carré de la vitesse : f = -k'\,v\,v = -1/2_air S C_x v^2\,vv où est la masse volumique du fluide, S le maître-couple (surface frontale) et C_x le coefficient de traînée aérodynamique.

Dans ce chapitre