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

Fluide newtonien et fluide non-newtonien

Un fluide est dit newtonien lorsque sa viscosité est indépendante de la contrainte mécanique qu’on lui applique.

Derrière ce charabia se cache une propriété toute simple. En effet, pour le dire plus simplement, un fluide newtonien garde sa fluidité même si on la remue.
Inversement, un fluide non-newtonnien verra sa fluidité changer quand on le remue.

L’eau est un exemple de fluide newtonien : elle n’est pas plus visqueuse au repos ou quand on la touille.

Des fluides parfaitement newtoniens n’existent pas en vrai. On considère que l’eau est newtonien dans des conditions courante : l’eau devient ainsi non-newtonienne dans des conditions de pression extrêmes.

À l’inverse, on trouve également des fluides non-newtoniens : leur viscosité change sous l’effet d’une contrainte mécanique, comme quand on tape dessus, qu’on la touille ou remue, la presse…

Différents types de fluides non-newtonien

Un fluide non-newtonien qui permet de marcher dessus est un fluide dont la viscosité augmente quand on applique une action mécanique dessus. De plus, si cette augmentation est directement fonction de l'intensité de l'action, ils sont dit rhéoépaississant ou dilatant.
Les fluides non-newtoniens comme le sable mouillé ou une préparation au maïzena® (amidon de maïs) coulent comme un liquide quand ils sont au repos. Ils deviennent au contraire très durs quand on les remue ou qu’on appuie dessus. Ce sont des exemples de fluides rhéoépaississant.

Il existe également des fluides dont la viscosité diminue sous l'effet d'une action et dont la diminution dépend de l'intensité de l'action : ils sont dit rhéofluidifiant ou pseudo-plastiques.
C’est le cas du ketchup, du sang, de la lave, de la mélasse, de certaines peintures, encres ou encore du vernis à ongles. Ils sont tout d’abord pâteux, mais deviennent pratiquement liquides quand on la remue ou qu’on presse la bouteille : 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.

Certains autres fluides évoluent, mais il faut les remuer durant un certain temps : ainsi, au fur et à mesure que l’on remue un yaourt il devient de plus en plus liquide. Le yaourt est dit thixotrope.
À l’inverse, la crème liquide devient moins fluide quand on la remue longtemps : elle se transforme en beurre. La crème est dite antithixotrope.

Tous ces phénomènes s'expliquent par une déstructuration des liaisons intermoléculaire (thixotropie) ou au contraire d'un « nouage » des molécules entre-elles et qui épaississent un fluide (antithixotropie).

Pour résumer sur les fluides :

la viscosité du fluide
diminue augmente ne change pas
en fonction de l'intensité de l'action : non-newtonien newtonien
(ex : eau)
rhéofluidifiant ou pseudo-plastiques
(ex : sang, ketchup, peintures)
rhéoépaississant ou dillatant
(ex : sable mouillé, poudre maïzéna®)
indépendamment de l'action (mais dépendant de la durée de l'action) : non-newtonien
thixotrope
(ex : yaourt)
antithixotrope
(ex : crème liquide)

image de Kris Williams

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seb wrote:

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 wrote:

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 wrote:

@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 wrote:

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 wrote:

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 wrote:
@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 wrote:

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 wrote:
@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 wrote:
@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 wrote:
qu'est ce que les blanc en neige sont antithixotropie ?
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Le Hollandais Volant wrote:
@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 wrote:

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

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Victor wrote:

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

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Ainos wrote:

et ou se range la soie d'araignée dans ces fluides??


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