TP réaction d'un jet
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Réaction d’un jetI- But de la manipulation :
C’est la mise en évidence et la mesure de la force d’impact d’un jet sur des obstacles fixés de différentes formes, et on trouve 3 formes distinctes :
Profil plan (angle 90°)
Profil conique (angle 120°)
Profil hémisphérique (angle 180°)
Application du théorème de la quantité de mouvement :
On appelle quantité de mouvement d’un point matériel de masse –m- se déplaçant suivant une trajectoire T, le produit de la masse par la vitesse du déplacement
La quantité de mouvement a la même direction que le vecteur vitesse dont elle est issue
Soit F la résultante des forces qui agissent sur un système de points matériels entre les instants t et t+dt, le principe fondamental de la dynamique conduit à : (1) Qui peut aussi s’écrire sous la formes :.Δt = m Δ (2)
Si l’on considère un tube , de courant parcouru par un courant fluide de débit massique qm pendant l’intervalle de temps Δt, la masse débitée est égale à : m = qm . Δt
L’expression (2) peut alors s’écrire de la manière suivante : F . Δt= qm Δt Δ ou F = qm Δ
Cette expression vectorielle indique que la variation de la quantité de mouvement à laquelle est soumise une masse entrant et sortant d’un volume de contrôle donné est égale à l’action des forces extérieures appliquées à la masse fluide.
Σ Fext = . Q (2 – 1)
= . Q (2 – 1)
Avec P : Poids du liquide, R : Réaction de la plaque sur le jet, Q : Débit d’écoulement, V1 : vitesse à l’entrée et V2 : vitesse à la sortie.
Application au calcul de la force d’un jet sur un obstacle :
EXEMPLE : Plaque plane
En projetant sur l’axe Oz, on écrit : - P – Rz = ρ Q (0-V1) = - ρ Q.V1
Avec, P : poids du liquide, Rz : Composante sur l’axe Oz de la force extérieure appliquée au liquide ou réaction de la plaque sur le jet.
L’action du jet sur la plaque est donc égale à : -Rz , d’où : P + Rz = ρ Q.V
II- Installation expérimentale :
Appareil en plexiglas monté