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une plage avec du sable Si la notion de « fluide non-newtonien » est plus ou moins commune, car c’est un fluide sur lequel on peut marcher, la notion de « fluide newtonien » n’est jamais expliquée.

On parle d’un fluide newtonien lorsque la viscosité dudit fluide est indépendante de la pression qu’on lui applique. L’eau sous les conditions courantes en est un exemple : l’eau n’est pas plus visqueuse au repos ou quand on la touille lentement ou rapidement.
Des fluides parfaitement newtoniens n’existent pas en vrai. On considère que des fluides comme l’eau ou l’air sont newtoniens dans des conditions communes ou s’en approchant (l’eau devenant non-newtonien dans des conditions de pression extrêmes).

À l’inverse, on trouve des fluides non-newtoniens : ces fluides voient leur viscosité varier (instantanément ou après une durée importante) quand on leur applique une contrainte mécanique. Ainsi, au fur et à mesure que l’on remue un yaourt il devient de plus en plus liquide. Le yaourt est dit thixotrope. Si un fluide devient au contraire de plus en plus épais quand on les remue ils sont dit antithixotrope, et c’est le cas de la crème liquide qui devient de la crème fouettée au bout d’un moment, et qui est bien moins liquide.

Mais ce qui nous intéresse ici, ce sont les fluides dont la viscosité augmente instantanément lors de l’application d’une pression, car c’est ça qui permet de « marcher sur l’eau ». Ce type de fluide non-newtonien est dit rhéoépaississant ou dilatant.
Les fluides non-newtoniens comme le sable mouillé deviennent très durs quand on appuie dessus rapidement : le sable mouillé coule comme un liquide quand on en prend avec la main et qu’on laisse la main ouverte. En revanche, quand on referme le poing et qu’on applique une pression sur le sable, il devient très dur.

La même chose se produit avec de l’eau auquel on a ajouté une bonne quantité de farine de maïs (Maïzena®) : le remuer lentement avec une cuillère est possible, mais dès qu’on la remue plus vite, c’est comme si la pâte était devenue très dure.

Les fluides dont la viscosité diminue instantanément quand on applique une pression dessus sont dit rhéofluidifiant ou pseudo-plastiques. C’est le cas par exemple du ketchup, du sang, de la lave, de la mélasse, de certaines peintures ou encore du vernis à ongles : ils sont pâteux, mais deviennent pratiquement liquides quand l’écoulement est rapide (plus on appuie sur la bouteille de ketchup, plus ce qui en sort est fluide et paradoxalement, plus il est facile d’augmenter la pression).

image de Kris Williams

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seb a dit :

Ton exemple du sable mouillé me fait penser à un truc.
Est ce que c'est comme ça que fonctionne les sables mouvants?

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Arln6 a dit :

Juste un petit détail : la viscosité d'un fluide newtonien n'est pas proportionnelle à la pression, elle est au contraire constante, et par conséquent c'est la force de frottement liée à la viscosité qui dépend linéairement de la pressions (le coefficient étant justement appelé viscosité).

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Le Hollandais Volant a dit :

@seb : Les sables mouvants, pour commencer par démonter une légende urbaine, il est impossible de se faire aspirer dedans. Le corps humain flotte déjà sur l’eau, alors dans le mélange eau+sable (qui est encore plus dense) on flotte encore mieux.
Le problème, c’est quand on tombe soit la tête la première ou qu’on a à faire à un pont de sable : le vent et l’eau créent des tunnels sous le sol et ça peut s’effondrer sous le poids d’un homme, et on se retrouve piégé (comme dans une avalanche). Dans ce cas, c’est plus un mélange sable+air (vent) qui créent le danger.

Pour répondre, oui, certains sables mouvants ont l’apparence d’un solide (comme la plage) mais qui sous l’effet d’une pression (passage d’un homme) reprennent directement leur forme plus visqueuse et donc liquide, où on peut s’enfoncer.
C’est un fluide non-newtonien, dû à l’arrangement des grains de sable et de l’espace entre chaque grain (où se trouve de l’eau).

@Arln6 : En effet, j’ai corrigé.

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alain a dit :

Si vous ne vous êtes jamais amusé à manipuler un mélange d'eau et de Maïzena(R), faites-le, c'est vraiment bluffant ! On se prend au jeu et... une demie heure plus tard on joue encore avec !-)

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tpeliquidenonnewtonien a dit :

bonjour je fait un tpe sur les fluides non newtonien, et dans mon tpe je doit faire un rapport avec la science de la vie et de la terre mais aussi avec la physique. j'ai déja trouvée le rapport avec la physique mais pas avec la science de la vie et de la terre pensez vous que je puisse faire un lien avec les sables mouvants ?

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Le Hollandais Volant a dit :
@tpeliquidenonnewtonien : les sables mouvants, peut-être, oui.
Mais aussi le sable dans de l’eau (sans être mouvants), constituent des fluides non newtoniens, en effet. Il peut être intéressant de voir et de chercher comment cette caractéristique influe sur le paysage (érosion) et par suite sur tout l’écosystème.

Renseignes toi aussi sur la nature des fluides que constituent le magma du manteau terrestre et le sang. Je ne sais pas trop s’il y a quelque chose à voir avec les fluides non-newtoniens, mais il est possibles que ces deux fluides possèdent des propriétés similaires : les deux sont plus ou moins liquides/visqueux en fonctions de divers paramètres (température, pression, composition…) et ça peut avoir une importance sur les continents et l’organisme respectivement.
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TPE fluides Newtoniens a dit :

Bonjour !
Avec un ami nous avons choisis de faire un tpe sur les fluides newtoniens (et non non-newtoniens) mais le problème c'est que peu de site en parle... Ils ne parlent que de fluides non-newtoniens. Je n'arrive pas à trouver de bons renseignements. Auriez-vous un site à me conseiller s'il vous plaît ? Et une expérience si vous en avez une en tête.

Merci d'avance

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Le Hollandais Volant a dit :
@TPE fluides Newtoniens : Une des raisons qui m’a fait rédiger cet article c’est justement que personne n’en parlait. Je n’ai pas beaucoup de ressources, du coup.
Un fluide newtonien, comme le dit l’article, c’est une fluide dont la viscosité ne varie pas avec les contraintes mécaniques (pression, force…)

Comme expérience, tu peux essayer ceci : utiliser un couplemètre (appareil de mesure du couple d’une force) fixée à un fouet (de cuisine) plongé dans un liquide que l’on veut tester.
Et tu mesures le couple pour différentes vitesses de rotation du fouet et de la tige.

Si le fluide est newtonien, le couple sera linéaire (ou constant). Si le fluide est non-newtonien, le couple deviendra beaucoup plus important quand la vitesse de rotation augmente (comportement antithixotrope ou rhéoépaississant) ou au contraire beaucoup plus faible (rhéofluidifiant ou thixotrope).

Tu peux essayer avec :
– de l’eau, de l’eau salée, de l’air aussi, de l’huile (fluides newtonien)
– de l’eau + amidon de maïs (poudre maïzena®, poudre à dessert Impérial® ou poudre pour "Custard" un dessert anglais de la marque Dr Oetcker). Ces poudres à dessert ne sont pas chères (celui de Dr Oetker est genre 1€ le kilo, en Hollande — je ne sais pas en France, mais ça doit être pareil). Ça c’est pour le rhéoépaississant
– du ketchup (thixotrope, qui devient plus fluide quand tu augmentes la vitesse).


Étant donnée que l’eau est un fluide newtonien sous les conditions habituelles, tu peux discuter de ce que ça implique : que se passerait t-il si l’eau était non-newtonien ? Par exemple pour l’écoulement dans une rivière, pour le passage d’un poisson ou d’une navire, pour les gouttes de pluie, voire les courants marins…

À vous d’étayer tout ça et de trouver tout ce qui va bien :)

Tu peux aussi chercher avec le mot clé "Rhéologie", qui est l’étude des fluides et de leur écoulement sous l’effet d’une contrainte mécanique (par exemple, le béton s’écoule mieux si on le fait vibrer, c’est pour ça qu’ils mettent des têtes vibrantes dans les dalles de béton tout justes coulées : étant plus fluide, les bulles d’air remontent plus rapidement à la surface).
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Prof de physique-chimie a dit :
@seb : Oui, ofc, plus on essaie de bouger "rapidement", plus c'est difficile d'en sortir : exemple les sables mouvants, essaie de tirer brusquement ton pied, tu n'y arriveras pas, par contre si tu le fais tout doucement, tu peux. C'est donc un fluide non-newtonien, et ici : rhéoépaississant.
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john a dit :
qu'est ce que les blanc en neige sont antithixotropie ?
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Le Hollandais Volant a dit :
@john : Pas exactement. Du moins, je ne pense pas.

Ici, le fait de fouetter le blanc ajoute de l’air dans le produit, ce qui, à la fin, va produire une sorte de mousse (la neige). C’est comme quand on met du produit vaisselle dans de l’eau : il ne se passe rien si on ne fait rien. Mais dès qu’on fait des bulles (apport d’air) alors ça fait de la mousse. Même remarque pour la crème chantilly.

Si on considère l’ensemble « blanc d’œuf + air » comme un ensemble, alors peut-être qu’on peut considérer la neige d’œufs comme un produit antithixotrope, mais je ne suis pas convaincu, car dans le cas de la poudre de maïs (poudre maïzéna) ou du sable mouillé, tout est déjà mélangé, c’est juste la structure inter-moléculaire qui change lorsqu’on applique une force dessus (en remuant, par exemple).
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loicLoic audrey a dit :

Très satisfait surtout avec des exemples simples, je retiendrais ça jusqu'à mes 99ans. Merci

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Victor a dit :

Bonjour,
Pouvez vous me dire si les sables mouvants sont reofluidifiant ou reoepaississant ? Pourquoi ?


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