Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies.

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Message par Pieyre le Mer 4 Mai 2016 - 20:01

tim9.5 :
"Est-il vrai qu'étant debout en équilibre sur une balançoire, vous pouvez amplifier vos oscillations par des mouvements particuliers de votre corps ?"
Bah, oui. Je n'ai pas fait ça depuis 40 ans mais mon corps s'en souvient encore : plier les jambes à vitesse constante pendant que la balançoire monte et les tendre lors de la descente, en leur donnant une accélération, cela correspond à une force musculaire à peu près verticale qui se transmet à la balançoire principalement dans le sens du mouvement; on le sent en le faisant, sans avoir besoin d'aucune notion de physique. Mais il faut faire porter la force bien dans le plan du mouvement; si au contraire on la fait porter sur un côté de la balançoire, cela produit un mouvement en trois dimensions plus complexe. Maintenant, ce qui est non-linéaire dans tout cela c'est en fonction de la volonté qui permet de produire une force en rapport avec la hauteur à atteindre... C'est-à-dire qu'on en revient à un problème de libre arbitre...

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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 20:19

Hmmmm...badak, j'ai bien l'impression que c'est pas ça, ou pas tout à fait ça.
On va dire qu'on néglige les perturbations dues à la cuillère, car on peut faire tourner le liquide d'une autre manière, ça attirera toujours les grains quels qu'ils soient vers le centre.
En quoi le pourtour de la tasse ramène le liquide vers le centre ? Si c’était vrai on aurait une "bosse" à la surface du liquide au centre de la tasse non ? En fait on a un creux, qui lui est tout à fait intuitif.
Et c'est vrai qu'avec du miel c meilleur, mais l'observation du phénomène est plus courte, ça fond + vite (sauf si on en met une tonne évidemment ^^
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Message par tim9.5 le Mer 4 Mai 2016 - 21:48

@Pieyre
Merci pour ta réponse ! Il me faut donc retrouver ledit livre qui contient le corrigé. Pour ma part, d'après mes souvenirs, quand j'étais debout sur la balançoire, je me laissais tomber en arrière en tendant les jambes devant moi, et en serrant très fort les cordes par mes mains à égales distance du siège (afin que les cordes au-dessus des mains restent à la verticale). Je faisais pareil dans l'autre sens, en tombant vers l'avant, en gardant les mains immobiles pour que les "plis" restent immobiles.

Quand je lis ta version, je m'imagine être assis sur la balançoire, mais pas debout. Je n'arrive pas à visualiser tes propos intéressants.

@Gewl.
Trop cool, Gewl, ton problème.

1) Le creux dans l'eau, c'est dû à l'effet de capillarité des molécules. Pas besoin de rotation. En effet, l'eau est capable de "grimper" dans les bords (dans les plantes, la chromatographie, etc.)

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Ou dans ton morceau de sucre.
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Bien sûr, quand la tasse est à raz-bord, on peut encore rajouter des gouttes pour le bomber la surface. Une hypothèse actuelle de recherche est de considérer que "la vie" s'est "développée" d'abord dans des gouttes d'eau, avant que ces gouttes ne "se protègent" par une membrane, formant ainsi les premières cellules vivantes.

Est-ce que la rotation augmente cet effet de capillarité, au point d'en mettre partout sur la table ?
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Message par Badak le Mer 4 Mai 2016 - 22:48

Gwel56 a écrit:Hmmmm...badak, j'ai bien l'impression que c'est pas ça, ou pas tout à fait ça.
On va dire qu'on néglige les perturbations dues à la cuillère, car on peut faire tourner le liquide d'une autre manière, ça attirera toujours  les grains quels qu'ils soient vers le centre.
En quoi le pourtour de la tasse ramène le liquide vers le centre ? Si c’était vrai on aurait une "bosse"  à la surface du liquide au centre de la tasse non ? En fait on a un creux, qui lui est tout à fait intuitif.
Et c'est vrai qu'avec du miel c meilleur, mais l'observation du phénomène est plus courte, ça fond + vite (sauf si on en met une tonne évidemment ^^

L'important est que ça tourne Wink Et ça tourne facilement et naturellement parce que la tasse est circulaire. Sauf que tu as raison:  la circularité de la tasse n'est pas absolument essentielle si tu tournes très vite pour former le tourbillon.
C'est ce tourbillon qui ramasse le sucre ou autre chose vers le centre.  

Et là, c'est vrai que je n'ai pas vraiment expliqué le pourquoi du tourbillon... Je pensais conservation du volume et conservation du moment cinétique, mais tu me montres bien que j'aurais dû parler de la force centripète.  (Même si dans le fond la force centripète est une fausse force qui vient de la conservation du mouvement de rotation).

Donc, oui ce que tu décris : le "trou", c'est la force centripète qui en surface du liquide pousse vers les bords, mais il faut ajouter que dans le fond du liquide le mouvement se fait vers le centre, à cause du bord qui repouse le liquide: puisque le liquide proche des bords subit une force centripète plus intense que celle subie par le liquide proche du centre, la différence de force fait en sorte que le liquide veut retourner vers le centre par le fond, en amenant avec lui le sucre.
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 22:58

Bon allez , cette fois je suis à peu prés d'accord ^^
Et en + je vous grattifie de mon explication illustrée sous 3dsmax :
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C'est expliquée de manière fort peu scientifique, mais j'espère qu'on comprend bien
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Message par tim9.5 le Mer 4 Mai 2016 - 22:59

.


Dernière édition par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 7:22, édité 2 fois
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 23:03

Comme quoi pas besoin de problèmes trop compliqués pour aiguiser la curiosité et se creuser la cervelle, une tasse de thé suffit !
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Message par tim9.5 le Mer 4 Mai 2016 - 23:11

Autre problème ultra simple à comprendre, et sans cuillère :
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Message par Gwel56 le Mer 4 Mai 2016 - 23:24

Tu trouves que la flèche du temps est facile à comprendre ?
Pour moi le pourquoi de l’irréversibilité des phénomènes me semble affreusement compliqué...
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Message par tim9.5 le Jeu 5 Mai 2016 - 0:14

Heu,...
Je ne voulais parler que des 5 premières secondes de la vidéo, avec zoom sur la tasse...
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Message par Badak le Jeu 5 Mai 2016 - 0:18

Gwel56 a écrit:Comme quoi pas besoin de problèmes trop compliqués pour aiguiser la curiosité et se creuser la cervelle, une tasse de thé suffit !.
Oui merci de ta question, ça m'a forcé de chercher à mieux comprendre ce qui se passe vraiment, parce que sinon je le vois constamment dans mon café et mon thé, et partout.

C'est exactement le genre de problème qui m'interesse d'essayer de mieux comprendre et d'essayer d'apprendre à le raconter d'une manière compréhensible ensuite. Parce des fois on voit les equations et les grands principes mais on cherche encore le sens physique de ce que ça veut dire même quand on sait le calculer.

Gwel56 a écrit:Tu trouves que la flèche du temps est facile à comprendre ?
Pour moi le pourquoi de l’irréversibilité des phénomènes me semble affreusement compliqué...

Bien d'accord avec toi ... Le pire est que microscopiquement, les lois sont réversibles... et à l'échelle macro, l'energie reste encore conservée globalement, ce ne serait donc qu'une question d'entropie qui apparaitrait comme phénomène statistique.. ? En tout cas, c'est fascinant et très complexe comme question..
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Message par Gwel56 le Jeu 5 Mai 2016 - 0:58

Pour la petite histoire j'ai appris par la suite que le problème de la tasse de thé avait été résolu par Einstein il y a presque 1 siècle.
Sans doute personne s'était reelement posé la question avant...
Sinon, j'ai toujours eu un peu mal avec l'entropie, en tant que concept pourquoi pas, mais en tant que grandeur physique, sans unité, c'est un peu flou pour moi qui ai lâchement abandonné la fac il y a des années pour faire du bateau ^^
Je me trompe sans aucun doute, mais dans ma tête c'est un peu comme si c'était une hypothèse ad hoc pour faire en sorte que la thermodynamique reflète la réalité et rende compte de la flèche du temps. Mais c'est sans doute un défaut de compréhension de ma part, et ça fait bien longtemps que je ne me suis pas penché sur la question, faudrait que je révise ^^
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Message par Beautymist le Jeu 5 Mai 2016 - 1:09

Sujet fascinant Shocked

Je prends des notes. study
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Message par Badak le Jeu 5 Mai 2016 - 2:52

Gwel56 a écrit:Pour la petite histoire j'ai appris par la suite que le problème de la tasse de thé avait été résolu par Einstein il y a presque 1 siècle.
Sans doute personne s'était reelement posé la question avant...
Sinon, j'ai toujours eu un peu mal avec l'entropie, en tant que concept pourquoi pas, mais en tant que grandeur physique, sans unité, c'est un peu flou pour moi qui ai lâchement abandonné la fac il y a des années pour faire du bateau ^^
Je me trompe sans aucun doute, mais dans ma tête c'est un peu comme si c'était une hypothèse ad hoc pour faire en sorte que la thermodynamique reflète la réalité et rende compte de la flèche du temps. Mais c'est sans doute un défaut de compréhension de ma part, et ça fait bien longtemps que je ne me suis pas penché sur la question, faudrait que je révise ^^

L'entropie a des unités, ce peut être des joules par Kelvin (Pour l'entropie de Carnot de la thermodynamique ): ça représente la quantité d'energie nécessaire à faire augmenter la température. Mais puisque cette température est seulement une quantité macroscopique réfletant l'agitation moléculaire, on voit déjà la relation intuitive avec le désordre...

Ensuite il y a d'une manière plus moderne, l'entropie de Boltzmann en physique statistique et celle de Shannon (en théorie de l'information) qui elles, ont un sens statistique. On peut dire qu'en base 2, l'unité en est le bit, comme pour l'information. En quelques sortes, l'entropie reflète ici le manque d'information...
Ce que je trouve difficile quand même à bien comprendre est que l'entropie en fait, ne doit pas être assimilée à une mesure du désordre parce que loin de l'equilibre elle peut mener à l'auto-organisation de phénomènes complexe, comme la vie.


Le bateau: ça c'est de la dynamique des fluides appliquée !! Je comprends ton intérêt quand tu regardes ta tasse de thé.
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Message par Gwel56 le Jeu 5 Mai 2016 - 9:42

A vrai dire les gens qui me voient observer les nuages pendant des heures ou être fasciné par les vagues doivent se dire que je beugue, et si jamais je parle de ce qui m'occupe vraiment le cerveau on me prend pour un fou ^^
Mais dans mon cas ce n'est pas toujours de la masturbation intellectuelle, savoir bien lire le ciel peut permettre d’éviter un grain par exemple ou adapter sa surface de voilure avant l'arrivée d'une survente, ou encore anticiper les changements de direction du vent, sans parler des effets dus aux reliefs...
Bref, c'est sans fin les questions qui m'assaillent en mer, pourtant parfois je ressent ce qui pourrait s'approcher le plus d'une expérience mystique lorsque comprenant assez bien tous les phénomènes qui m'entourent, je fais corps avec le bateau, les vagues, le vent, l'océan, j’arrête d'y réfléchir et je le ressent tout simplement.
Là, c'est juste magique ^^
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Message par Invité le Jeu 5 Mai 2016 - 11:36

Bonjour,

pour le sucre dans la tasse, il y a 2 effets opposés.

Le premier est l'éloignement des particules "lourdes" (pour les scientos : dont le nombre de Stokes est > à 1.05) des zones où ça tourne par la force centrifuge : elles devraient aller sur les bords en partant du centre, au fond.

Le second et qui a l'effet inverse, est le fait que l'écoulement est en 3D : les lignes de courant qui s'éloignent du centre au fond remontent vers le haut. On voit que la gravité dans ce cas va avoir un impact : là où elles redescendront, c'est vers le centre. Les lignes de courant sont très courbées en arrivant verticalement sur le fond de la tasse. On a une grosse courbure, et comme précédement, les particules lourdes vont irrémédiablement s'en écarter pour essayer d'aller tout droit : elles se collent au fond, et vers le centre.

Pour que l'un ou l'autre effet soit prédominant, ça dépend de la gravité (si, si), de la vitesse de rotation du fluide et de la forme de la tasse (qui influe sur les courbures des lignes de courant).

Quand à la question du pourquoi les ont plus tendance à s'écarter des lignes de courant au centre verticalement que sur les bords tangentiellement, c'est à cause de la symétrie cylindrique du système (les gradients font intervenir un 1/r, et au centre c'est là que les courbures seront les plus grande à cause de ça). (pour les scientos : on a un écoulement à divergence nulle, un écoulement vertical au centre qui va vers le fond de la tasse, comme le gradient radial va etre grand à cause du 1/r, le gradient axial va etre rand aussi : les particules se séparent des lignes de courant pour aller directement en contact au fond de la tasse. Comme la vitesse radiale au centre est très faible par symétrie, elles y resteront).

Gwel56 a écrit:
Là, c'est juste magique ^^

N'est pas ? :-p

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Message par Gwel56 le Jeu 5 Mai 2016 - 12:40

Le nombre de stokes traduit si je comprends bien le comportement d'une particule en fonction de sa taille, sa masse, de la viscosité du liquide et du frottement, en gros, pour des cailloux par exemples leur inertie serait prépondérante sur l'influence des courants, et donc ils partiraient sur le tour de la tasse.
Sinon j'ai remarqué que selon les grains utilisé et leur densité (plus précisément leur nombre de stokes sans doute), ils peuvent parfois avoir un mouvement plus intéressant que juste se rejoindre au centre, ils vont d'abord vers le centre en suivant le fond en spirale, puis montent au milieu, s’écartent du milieu en approchant la surface avant de redescendre pour recommencer un cycle.
On a le même genre de fonctionnement avec les cyclones, ou les cumulonimbus.
Euh par contre le courant au centre de la tasse remonte.A moins que ça soit trés précisément au centre, mais en tout cas les particules remontent au centre.

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Message par Pieyre le Jeu 5 Mai 2016 - 13:08

Pour tim9.5:
Merci pour ta réponse ! Il me faut donc retrouver ledit livre qui contient le corrigé. Pour ma part, d'après mes souvenirs, quand j'étais debout sur la balançoire, je me laissais tomber en arrière en tendant les jambes devant moi, et en serrant très fort les cordes par mes mains à égales distance du siège (afin que les cordes au-dessus des mains restent à la verticale). Je faisais pareil dans l'autre sens, en tombant vers l'avant, en gardant les mains immobiles pour que les "plis" restent immobiles.

Quand je lis ta version, je m'imagine être assis sur la balançoire, mais pas debout. Je n'arrive pas à visualiser tes propos intéressants.
Dans le mouvement que tu décris, ou lorsqu'on est assis, il me paraît plus difficile d'exercer une force importante. Alors, si l'on déplace son corps à l'état debout ou ses jambes à l'état assis, c'est sans doute pour exercer une force sur la planche, mais de façon moins évidente me semble-t-il que dans mon cas.
Notamment je me souviens qu'il était facile de démarrer le mouvement en étant debout sur la planche immobile : en très peu d'oscillations, c'est-à-dire en pliant bien les jambes et en appuyant fortement sur la planche, j'atteignais la position maximale que je pouvais me permettre. Maintenant il est vrai que ce n'est pas en exerçant une force verticale qu'on est le plus efficace; le mieux dans mon cas aussi c'était de s'incliner en arrière comme tu le faisais pour exercer une force tangentielle au mouvement, et c'est ce que je devais faire en partie. Mais je me souviens que l'idée d'appuyer verticalement pour produire un mouvement non vertical m'intriguait et me plaisait en même temps.

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Message par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 1:07

hobb a écrit:
pour le sucre dans la tasse, il y a 2 effets opposés.

Le premier est l'éloignement des particules "lourdes" (pour les scientos : dont le nombre de Stokes est > à 1.05) des zones où ça tourne par la force centrifuge : elles devraient aller sur les bords en partant du centre, au fond.

Le second et qui a l'effet inverse, est le fait que l'écoulement est en 3D : les lignes de courant qui s'éloignent du centre au fond remontent vers le haut. On voit que la gravité dans ce cas va avoir un impact : là où elles redescendront, c'est vers le centre. Les lignes de courant sont très courbées en arrivant verticalement sur le fond de la tasse. On a une grosse courbure, et comme précédement, les particules lourdes vont irrémédiablement s'en écarter pour essayer d'aller tout droit : elles se collent au fond, et vers le centre.

Pour que l'un ou l'autre effet soit prédominant, ça dépend de la gravité (si, si), de la vitesse de rotation du fluide et de la forme de la tasse (qui influe sur les courbures des lignes de courant).

Quand à la question du pourquoi les ont plus tendance à s'écarter des lignes de courant au centre verticalement que sur les bords tangentiellement, c'est à cause de la symétrie cylindrique du système (les gradients font intervenir un 1/r, et au centre c'est là que les courbures seront les plus grande à cause de ça). (pour les scientos : on a un écoulement à divergence nulle, un écoulement vertical au centre qui va vers le fond de la tasse, comme le gradient radial va etre grand à cause du 1/r, le gradient axial va etre rand aussi : les particules se séparent des lignes de courant pour aller directement en contact au fond de la tasse. Comme la vitesse radiale au centre est très faible par symétrie, elles y resteront).

Merci, en effet, je n'avais absolument pas vu le rôle de la gravité  et la différence de comportement selon le poids des particules .  

Pour l'effet 2 ), tu dis que les lignes de courants s'éloignent du centre au fond,  qu'elles remontent et qu'elles redescendent au centre en emportant les particules qui se déposent au centre.  Donc c'est que la circulation serait dans le sens opposé à ce que je pensais avoir vu/ lu..  

Le dernier paragraphe resemble à ce que j'essayais de dire en évitant les concepts mathématiques.



EDIT:  j'ai trouvé une copie de la traduction anglaise de l'explication "historique" dont j'avais entendu parlée (la sédimentation au centre d'un récipient, que ce soit une rivière  où une tasse).  http://people.ucalgary.ca/~kmuldrew/river.html, et dans le schema, le courant remonte au centre.

Que ce soit des grains de sables dans le lit d'une rivière, ou le sucre ou les feuilles de thé dans une tasse, y a t il une différence ?


Dernière édition par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 1:25, édité 1 fois
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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 1:22

Arf, pour moi toute l'explication est bonne à part que c'est dans le mauvais sens, c'est ce que j'ai dit précédemment mais bon, je suis pas spécialiste...
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Message par tim9.5 le Ven 6 Mai 2016 - 10:31

Hey Hobb ! Tu m'as pris de court! Avant que tu ne postes, je voulais écrire ceci :
"quand, où cette observation du sucre au centre de la tasse est mise en défaut ?"

Ce genre de questions fertilise l'imagination : dans l'espace, près un trou noir, si on n'a pas de bras, si l'eau trop chaude fait fondre le plastique, si on boit du café non sucré, etc.

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Message par Invité le Ven 6 Mai 2016 - 11:40

Re,

le nombre de Stokes c'est ça, oui, la capacité qu'a une particule à suivre les lignes de courant (plus c'est lourd, plus lorsqu'une ligne de courant est courbée, par inertie une particule aura tendance à s'en éloigner).

Badak a écrit:
Que ce soit des grains de sables dans le lit d'une rivière, ou le sucre ou les feuilles de thé dans une tasse, y a t il une différence ?

Si on regarde les effets de ségregation particulaire, elles ne sont dépendantes que du nombre de Stokes (et de la gravité). Fondamentalement le phénomène est le meme, le nombre adimensionnel de Stokes peut donc en rendre compte dans n'importe quelle situation similaire. A noter que le nombre de Stokes dépend aussi de la turbulence du fluide porteur (et donc plus ou moins directement à la courbure des lignes de courant).

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Message par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 19:39

hobb a écrit:
Badak a écrit:
Que ce soit des grains de sables dans le lit d'une rivière, ou le sucre ou les feuilles de thé dans une tasse, y a t il une différence ?

Si on regarde les effets de ségregation particulaire, elles ne sont dépendantes que du nombre de Stokes (et de la gravité). Fondamentalement le phénomène est le meme, le nombre adimensionnel de Stokes peut donc en rendre compte dans n'importe quelle situation similaire. A noter que le nombre de Stokes dépend aussi de la turbulence du fluide porteur (et donc plus ou moins directement à la courbure des lignes de courant).

merci vraiment interessant Wink .

Ce qui me gène encore par contre, c'est le sens de la circulation, i.e. l'orientation des lignes de courants. Dans le schéma que tu nous as fait plus haut, le courant circulait en descendant au centre et remontant loin du centre.
Mais comme je pensais le contraire (et me souvenait d'avoir lu quelque part le contraire ), j'ai retrouvé cet article de 1926 qui prétendait (entre autre) expliquer le phénomène en faisant remonter le courant au centre. Cet article est encore très influant sur ce que pensent les scientifiques en biophysique et géophysique (la faute la notoriété de son auteur peut - être), alors j'apprécierais ton avis sur ce que raconte cet article (ou du moins sur le paragraphe qui nous concerne ici). (le lien de cet article est dans mon message précédent )
Je conçois facilement que les connaissances aient avancée depuis quasi un siècle, mais encore une fois, il y a un décalage entre les vrais spécialistes et les autres.
Sur ce je me fais un café.

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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 20:07

Pas trop serré le café, comme ça tu pourras voir en touillant que Einstein et moi on a raison, et que ça remonte bien au milieu ^^
(mouahaha, tant d'égo concentré dans cette phrase !!!)
Petit bémol quand même car sur l'image de la tornade que j'ai posté, on voit quand même un courant froid qui redescend pile au mileu...
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Message par Invité le Ven 6 Mai 2016 - 20:51

Hmm pour moi (et pour etre sur qu'on voit bien la circulation dans le meme sens), le lignes de courant vont dans ce cas exactement à l'inverse de celels qu'on aurait dans le cas d'une convection naturelle (montée au centre et descente aux bords). La force centrifuge est un premier indice, le second est l'élévation du niveau du liquide sur les bords, qui implique (par égalité de la pression en surface) une surpression au font due à une remontée du liquide.

Convection naturelle : surélévation du fluide au centre : écoulement du bas vers le haut au centre pour égaliser la pression. Là on est dans le cas inverse : c'est surélevé sur les bords, donc fluide qui remonte sur les bords et descend au centre.

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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 21:30

Ben essaie dans une casserole et met des grains une fois que le liquide tourne bien, et tu verras une belle trajectoire au fond avec tous les grains qui suivent le fond de la casserole en spirale pour se retrouver au centre.
Quand à la surélévation de la surface sur les bords, elle n'indique en rien un sens de circulation, mais juste la force centrifuge.
Si c’était ce que tu décris, les grains iraient sur les bords, ils ne feraient pas l'effort de remonter à contre courant.
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.
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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 21:47

Ou pour le dire encore autrement, à cause de la force centrifuge, les bords sont surélevés, mais comme les bords ralentissent la rotation, l'eau très proche du bord perd en vitesse, la force centrifuge diminue et cette eau est attirée vers le bas par la gravité.
Or ou va passer cette eau ? Elle va longer les bords puis revenir par le fond ou la encore la force centrifuge est + faible à cause des frottements.
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Message par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 23:11

Gwels a écrit:
Côté dynamique des fluides avec plusieurs phases ou des particules en jeu, j'ai vraiment plus confiance en Hobb qu'en moi-même ou qu'en Einstein...  J'essayais d'éviter de mentionner le nom d'Einstein parce que ça peut biaiser la perception: Einstein n'a peut-être pas toujours raison.
 
.  


hobb a écrit:Hmm pour moi (et pour etre sur qu'on voit bien la circulation dans le meme sens), le lignes de courant vont dans ce cas exactement à l'inverse de celels qu'on aurait dans le cas d'une convection naturelle (montée au centre et descente aux bords). La force centrifuge est un premier indice, le second est l'élévation du niveau du liquide sur les bords, qui implique (par égalité de la pression en surface) une surpression au font due à une remontée du liquide.

Convection naturelle : surélévation du fluide au centre : écoulement du bas vers le haut au centre pour égaliser la pression. Là on est dans le cas inverse : c'est surélevé sur les bords, donc fluide qui remonte sur les bords et descend au centre.


D'accord, donc j'avais pensé juste avant que c'était dans le même sens.    Merci de me corriger Very Happy  et merci à Gwels pour sa question qui permet de chercher à mieux comprendre des choses qu'on croit acquises....  

Mais pourtant, c'est bien vrai que si j'observe les vortex dans mon café : les petites bulles et autres saloperies qui flottent à la surface, quand on tourne, elles tourbillonent vers le centre.  Donc oui les lignes de courants semblent aller en surface vers le centre.  
Ouais.  Maintenant que je dis ça, j'ai l'impression que c'est un peu évident pourtant.   On parle par exemple du vortex de plastique au milieu du pacifique: il rassemble le plastique au centre. Et on parle facilement d'être "aspiré" par un vortex.    Mais ici, comme les particules sont lourdes... elles coulent au fond plus rapidement et c'est assez normal..  

(oh lala j'ai encore presque honte de me planter pour des conneries..  )
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Message par Pascartes le Ven 6 Mai 2016 - 23:33

Moi j'ai travailler durant ma thèse sur le sujet des lasers. Donc il y avait des résonances un peu partout. On parle de modes fréquentiels (longitudinaux) et de modes spatiaux (transverses) qui correspondent aux modes de la cavité laser : modes de Hermitte-Gauss et de Laguerre-Gauss :
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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 23:43

Désolé si je parais tenace, mais même si Einstein était là a me tenir un discours que je ne trouve pas logique, je ne serait pas d'accord avec lui.
J'ai trouvé un petit lien de futura-science qui en général ne déconne pas trop avec la rigueur scientifique. ( j'ai toujours pas le droit de poster des liens alors si vous voulez voir faites un copier coller)
taper dans google : bulles dans un tourbillon attirées au centre    et c'est le premier lien, il parle pas des bulles au final mais bien de la question de départ.
Pour ce qui est des petites bulles il y a tout un tas d'autres phénomènes qui peuvent entrer en jeu, notamment, quel est le "poids" d'une bulle a la surface de l'eau ? Je suis pas sur qu'on puisse lui attribuer un nombre de stokes de la même manière que des grains dans l'eau.

Pascartes, à mon avis pour la dernière image il y a une araignée qui s'est installé dans la cavité du laser bien au chaud ^^
Très joli en tout cas.


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Message par Gwel56 le Sam 7 Mai 2016 - 0:10

Bon, j'ai plus 3dsmax d'installé alors j'ai fait un pauvre shéma sur paint pour tenter de donner une explication pour les bulles au centre.


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Message par Badak le Sam 7 Mai 2016 - 7:43

Gwel56 a écrit:Désolé si je parais tenace, mais même si Einstein était là a me tenir un discours que je ne trouve pas logique, je ne serait pas d'accord avec lui.
J'ai trouvé un petit lien de futura-science... .
 Merci de ta ténacité hahaha  Moi, pour tout dire, je suis perplexe.. Plusieurs explications me paraissent logiques Shocked

Voilà le lien dont tu nous parles : Tasse de thé et force centrifuge  

Et sur un vrai site de discussion de physique : (ça me semble assez convaincant en te donnant raison (ainsi qu'à Einstein):  il ne semble pas y avoir de meilleure explication en ce moment )

causing-sand-to-migrate-to-the-centre-of-a-spinning-buck

Spoiler:

Un résumé de l'explication classique d'Einstein : a écrit: it's because the motion of the liquid around the cup causes a flow along the bottom of the cup towards the centre and then upwards. The sand is carried by this current so it collects at the centre. If you swirl the container rapidly you should be able to see the sand being carried upwards a short distance before its weight pulls it back down.

In the body of the fluid there is a pressure gradient along the line from the centre to the edge of the cup. This gradient is maintained by the variation is speed of the fluid flow from the centre to the edge i.e. high flow rate at the edge and low in the centre. However at the bottom of the cup the friction with the base of the cup slows the film of water close to the base. Because the flow rate is reduced by the friction it cannot balance the pressure gradient, and the result is a flow towards the centre at the base of the cup. As the flowing fluid reaches the centre it flows upwards then out towards the edge of the cup again.

et encore un autre: [/url]vortex-in-liquid-collects-particles-in-center

Donc en gros si on en croit les explications fournies sur ces sites, (en particulier celui sur physics.stackexchange.com ) la circulation devrait (comme on pensait au début) se faire en remontant au centre, et en descendant aux bords en ramassant les particules lourdes au fond en allant vers le centre.  

Pourtant, et c'est ce qui me bogue, on dirait qu'il est clair qu'il y a un vortex qui apparait quand on remue... et ce vortex il devrait tout de même bien correspondre à un courant qui en surface se dirige vers le centre et plonge au centre.. ...    

On dirait que les deux effets devraient avoir du sens, mais pourtant il faut bien que le mouvement soit dans un sens ou dans l'autre..


Je pense donc que je vais essayer avec un gros bocal d'eau transparent et du sable, parce que pour le sucre dans le café, j'avoue que ce n'est pas l'idéal pour bien voir.  ( Je croyais préférer la théorie plutôt que l'expérience, mais là je suis bien pris ) .
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Message par Invité le Sam 7 Mai 2016 - 11:56

Gwel56 a écrit:Ben essaie dans une casserole et met des grains une fois que le liquide tourne bien, et tu verras une belle trajectoire au fond avec tous les grains qui suivent le fond de la casserole en spirale pour se retrouver au centre.

Là il y a un truc intéressant, j'ai vu l'inverse...

Gwel56 a écrit:
Quand à la surélévation de la surface sur les bords, elle n'indique en rien un sens de circulation, mais juste la force centrifuge.

Là par contre, que ce soit du à la force centrifuge, d'accord, mais ce que j'ai dit pour l'équilibre de la pression reste valable : il faut bien une pression dynamique pour qu'à la surface ça soit égal (et ça l'est).

Gwel56 a écrit:
Si c’était ce que tu décris, les grains iraient sur les bords, ils ne feraient pas l'effort de remonter à contre courant.

Ben justement, ça ne serait pas à contre courant...

Gwel56 a écrit:
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.

D'accord, là je comprends mieux. Dans ce que tu fais, tu tourne très faiblement. Pour moi t'y allait comme un bourrin au point de créer un tourbillon au milieu...


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Message par Gwel56 le Sam 7 Mai 2016 - 14:12

Je comprend enfin d'ou vient l’incompréhension, tu parlais de tourbillon genre baignoire qui se vide ou effectivement, la circulation se fait dans l'autre sens, dans ce cas là il faut je pense, que l'eau aspirée par le tourbillon puisse s’échapper d'une manière ou d'une autre car je ne vois pas comment un tel phénomène pourrait se former dans un récipient cylindrique fermé au fond, à moins de continuer à entretenir le mouvement de l'eau de manière continue pour que ce type de circulation ait lieu.
Typiquement avec un agitateur magnétique qu'on utilise en chimie.
Dans ce cas la effectivement, le petit aimant au fond enclenche un mouvement comme tu le décris, étant au fond, la différence de vitesse angulaire entre le fond et la surface est inversé par rapport à mon problème de départ, ce qui conduit à un sens de circulation inversé.
Et dans ce cas aussi, les grains au fond iraient sur les cotés et pas au milieu ^^
Donc ce qui va imposer un sens de circulation de l'eau serait en fait l'endroit d'ou l'on va imprimer le mouvement.
Cela dit, le type de circulation dont je parlais me semble plus "stable", car il ne lutte pas contre une force de frottement qui est de toute façon plus forte au fond du récipient, et doit logiquement persister plus facilement.
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Message par tim9.5 le Sam 7 Mai 2016 - 16:55

Après quelques minutes de balançoire, j'avais déjà la nausée. Mais c'est trop drôle de se balancer debout. Merci Pieyre pour ton idée. De plus j'ai demandé à un petit gars de m'expliquer comment il faisait. Il me dit :"t'as qu'à plier les jambes au milieu (du mouvement)". Tout est simple.
Pour ma part, je touchais presque la transverse avec ma tête, et je n'arrivais pas à placer les coudes entre les deux cordes. Je les ai mis alors devant les cordes, mais de ce fait je décrivais un demi-mouvement parce je ne pouvais pas basculer mon corps. Bref, ç'est plus de mon âge.


A Pascartes,
lde de prénom.
ça a l'air intéressant, ton affaire. Aurais-tu une vidéo d'explication, car avec tes mots-clefs "mode de gauss-lagrange" je ne trouve rien de terrible en ligne ?


Dernière édition par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 7:21, édité 1 fois
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Message par Badak le Sam 7 Mai 2016 - 20:35

hobb a écrit:
Gwel56 a écrit:
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.

D'accord, là je comprends mieux. Dans ce que tu fais, tu tourne très faiblement. Pour moi t'y allait comme un bourrin au point de créer un tourbillon au milieu...
Beh moi dans mon café, je fais les deux en quelque sorte. je tourne assez vite (et je vois comme un tourbillon), et ensuite j'arrête, ça ralenti.

Tourner vite en soit ne suffit pas à faire se déposer les particule, ça les agite.
Donc on peut supposer en effet que ce serait le mouvement plus lent qui permet le dépot.

Mais ce qui me gêne est que le mouvement de la circulation doit se faire dans le même sens. Si le mouvement ralentit, sa direction ne s'inverse certes pas (par continuité..)(ou alors je vois pas). L'explication de la circulation lente (avec le courant qui monte au centre) semble correct pour le depot des particules. Mais si auparavant le tourbillon s'était produit et tournait dans l'autre sens, (courant qui descent au centre), qu'est-ce qui se passe ?

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Message par Invité le Sam 7 Mai 2016 - 22:05

Ben pour moi si on tourne, ne serai-ce que par force centrifuge, le fluide s'écarte du centre (au fond).

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Message par Gwel56 le Sam 7 Mai 2016 - 23:02

Ben moi je ne vois pas ce qui te dérange hobb, pour moi c'est limpide, il y a 2 sens de circulations possibles, celui que je décris depuis le début de toutes les manières que j'arrive à expliquer avec mes maigres connaissances qui sont loin d'être aussi élaborées que ce que vous pourriez faire tout les deux vu votre niveau scientifique, mais pour autant ce que je dis n'en a pas moins de valeur car je comprends bien le phénomène, pas forcement au niveau des équations avec lequel on pourrait le modéliser, mais plus en tant que "simulation" mentale.
La différence entre les 2 sens de circulations ne me semble pas être une histoire de vitesse réellement, mais plutôt comme déjà dit de l'endroit ou l'on va imprimer le mouvement pour contraindre un sens de circulation.
On pourrait se dire, ok, ça peut marcher dans les deux sens, sauf que il y a la force de frottement au fond qui va favoriser un sens de circulation avec les courants secondaires qui convergent vers le centre au fond du récipient, d'ou les grains qui se retrouvent au centre.

Si le mouvement ralentit, sa direction ne s'inverse certes pas (par continuité..)(ou alors je vois pas) a écrit:
Je ne vois pas ce qui empêcherait la circulation secondaire de ralentir, s’arrêter, puis s'inverser, ça ne change pas quoi qu'il arrive la rotation générale du liquide, mais ça serait intéressant à tester expérimentalement avec un agitateur magnétique de chimie qu'on arrêterait pour voir à quel moment les grains du fond "décident" de converger au centre, et si cela à bien lieu, car il reste la possibilité que les frottement dus à une circulation dans le sens décrit par hobb "freinent" la rotation générale au point de ne pas rendre possible la mise en place d'une circulation comme celle que je décrit (plus assez de vitesse).

Si j'avais un agitateur magnétique chez moi ça serait déjà testé.
Si quelqu'un y a accès, ça serait super gentil de tester pour moi ^^

Voilà, je ne pense pas à arriver à expliquer ça plus clairement, après je vais me répéter (c'est déjà un peu le cas)...
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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 0:26

Et sur Youtube, Gwel, tu ne pourrais pas trouver une vidéo pour qu'on ait une base commune ?
Comme celles-ci :
mot-clef : agitateur magnétique


ou mot-clef : dynamiseur


ou Jacques Prévert (Déjeuner du matin)
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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 10:31

Ben à vrai dire, j'ai regardé, mais j'ai pas trouvé "grainsdesucredansunrécipientqu'onfaittourneravecunagitateurmagnétiquepuisqu'onarretepourvoirsilesgrainsvontaucentre"
ça doit être un peu trop général comme mot clé, faudrait préciser...
Non, plus sérieusement peut être ma situation de départ n’était pas tout à fait assez assez bien décrite, mais maintenant si on voit pas de quoi je parle, je n'y peux plus rien, il me semble que Badak a compris directement de quoi je parlais comme quoi mon propos était relativement compréhensible.
Donc dans les vidéos avec agitateur magnétique, c'est bien un sens de circulation comme décrit par Hobb ( à savoir courant au fond vers l’extérieur), ou les grains ne vont pas au centre pour les raisons que j'ai déjà expliqué, la question que je me posais du coup, c'est si on arrête l'agitateur, est ce que des grains qu'on ajoute finissent au centre ou non ce qui impliquerai que cette rotation secondaire s'inverse.
Voilà, j'ai pas de vidéo pour ça, mais je pense que ce que je dis est suffisamment clair sinon je retourne au collège prendre des cours de français...

PS :
en fait à vrai dire je suis régulièrement en collège car cette année je fait AVS ^^
(auxiliaire de vie scolaire)
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Message par Invité le Dim 8 Mai 2016 - 10:57

Gwel56 a écrit:ce qui impliquerai que cette rotation secondaire s'inverse.

Non, ça implique que des deux phénomènes que j'ai décris au départ, l'un devient prédominant par rapport à l'autre.

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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 11:39

Autre mot clef :
vortex water simulation ou tornardo simulation (en anglais, il y a plus de videos)
Un des exemples trouvés :

Je trouve que c'est quand même trop sucré, en plus il a rajouté du sucre candy !

L'envers du décor :
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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 11:54

Là tu joue un peu sur les mots il me semble...
De plus :
hobb a écrit:Le second et qui a l'effet inverse, est le fait que l'écoulement est en 3D : les lignes de courant qui s'éloignent du centre au fond remontent vers le haut.
Là ou on est toujours pas d'accord c'est ça.
J'ai l'impression que tu ne prend en compte q'un seul sens de circulation, à savoir celui que tu décris au départ et qui ne rend pas compte du phénomène observé à savoir que les grains vont au centre, il aurait même l'effet inverse.
La circulation avec les lignes de courant qui vont vers le centre rend compte de l'expérience dont je parlait au début.
Je ne dis pas que ce que tu explique est impossible, ça à bien lieu avec un agitateur magnétique, mais ce n'est pas la question de départ.
De plus dans le même post, tu décris 2 effet opposés, ce qui à mon avis n'est pas le cas au fond du bol, les 2 effets ont pour résultat d’écarter les grains du centre.
Donc dans ton cas, il n'y en pas un qui va prédominer sur l'autre, ils vont dans le même sens (en tout cas au fond, car en surface ils s'opposent effectivement).
Moi je parle d'une circulation concentrique au fond, et toi d'une circulation excentrique.
Es tu d'accord pour dire qu'il y a deux sens possible ou non ?
Car j'ai l'impression de donner des arguments pour ce que j'avance et je ne sais même pas si ils sont lus et compris...

Wow, super jolie vidéo Tim !
(Remarquez que le truc qui tourne et actionne le mouvement est en haut, ici on a bien une circulation concentrique au fond ^^)
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Message par Invité le Dim 8 Mai 2016 - 12:26

Hmm non loin de moi l'idée de jouer avec les mots.

On a deux phénomènes : l'un qui tend à les regrouper au centre, l'autre qui tend à les écarter sur les bords.

Le premier effet dépend du Stokes, le second du Stokes et de la vitesse de rotation du fluide.

Selon la vitesse de rotation, donc, ça peut aller vers l'exterieur ou bien aller vers le centre c'est tout...

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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 12:27

Mouarf....ok
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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 19:07

En attendant, voici une simulation d'une touillette dans un liquide, fait par des universitaires/ingénieurs :


De jolies simulations avec les équations de Navier-Stokes :
http://www.math.ucla.edu/~yanovsky/movies.htm#ICFD

Avec plusieurs objets dans un liquide :
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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 19:33

Raaah comment je kifferais ce genre de chose en plugin 3dsmax !
Ou une implémentation dans les API pour les jeux, ça serait magnifique ^^
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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 19:49

Oui, à part que derrière ce tralala il y a les équations de Navier-Stokes à dompter :
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 Nseqs
Il faudrait des tirettes pour modifier les paramètres du haut de l'image, etc.
Et un super-ordinateur qui calcule l'équation en temps réel...

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Message par Pieyre le Dim 8 Mai 2016 - 20:12

Il me semble que la façon de présenter de Wikipédia est plus claire, parce que plus synthétique (ce qui fait qu'elle est indépendante du système de coordonnées).
La formulation différentielle générale de ces équations est :

— Équation de continuité (ou équation de bilan de la masse)
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 2e76b1f32b753ac6b055a15a9df90c54

— Équation de bilan de la quantité de mouvement
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 Ba2d7dcb8b254e8fc81ddc4b05f24d80

— Équation de bilan de l'énergie
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 73c965d8e7c5ddbc65162aa98687991f

Dans ces équations :

Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 E358efa489f58062f10dd7316b65649e représente le temps (unité SI : s) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 F7f177957cf064a93e9811df8fe65ed1 désigne la masse volumique du fluide (unité SI :  kg⋅m-3) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 48be6fc26ac4d8fffadde334218fa992 désigne la vitesse eulérienne d'une particule fluide (unité SI : m⋅s-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 83878c91171338902e0fe0fb97a8c47a désigne la pression (unité SI : Pa) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 63e305a62b4f6d368a11d9add4086b26 est le tenseur des contraintes visqueuses (unité SI :  Pa) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 599d3f992ee2a8c5424f38ff1d860c5e désigne la résultante des forces massiques s'exerçant dans le fluide (unité SI :  N⋅kg-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 E1671797c52e15f763380b45e841ec32 est l'énergie totale par unité de masse (unité SI :  J⋅kg-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 948630e9b8db8552c6245b910f82f7b6 est le flux de chaleur perdu par conduction thermique (unité SI :  J⋅m-2⋅s-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 2 4b43b0aee35624cd95b910189b3dc231 représente la perte de chaleur volumique due au rayonnement (unité SI : J⋅m-3⋅s-1).

Et, même, à voir ainsi les trois équations, j'aurais furieusement envie de les réduire à une seule, à l'aide d'une construction mathématique adéquate.


Dernière édition par Pieyre le Dim 8 Mai 2016 - 20:14, édité 1 fois

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Message par Invité le Dim 8 Mai 2016 - 20:13

Gwel56 a écrit:Raaah comment je kifferais ce genre de chose en plugin 3dsmax !
Ou une implémentation dans les API pour les jeux, ça serait magnifique ^^

Tu peux le faire dans blender si tu veux. Mais c'est du diphasique avec un front-tracking : impossible de le faire en temps réel de manière réaliste pour le moment.

Pour les jeux ce type de simulation ne va pas encore assez vite. En général on simplifie énormément les équations (par exemple, si tu n'as que la surface d'un liquide à simuler, avec les équations de Saint Venant dans certains cas on peut faire un rendu réaliste).

Pieyre a écrit:
Et, même, à voir ainsi les trois équations, j'aurais furieusement envie de les réduire à une seule, à l'aide d'une construction mathématique adaptée.

On peut, et c'est ce qu'on fait (un terme d'évolution temporel = un terme convectif + un terme diffusif + un terme source). C'est au niveau de la résolution numérique que tout n'est pas résolu pareil (en particulier pour la pression, dont la valeur est nécessaire pour la vitesse et la masse volumique).

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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 22:11

Bien vu, Pieyre. Ces équations sont de vraies perles.
En revanche, les partager au vue de tous laisse un arrière-goût de perplexité pour les non-lecteurs de cette sorte de littérature.
L'image de la Nasa, bien que moins générale, montre mieux la structure des équations : un train sans fin de dérivées partielles.

----

Petite vidéo pour transformer une équation de Saint Venant en code info ? (Sans piétiner sur le terrain des pros de ce forum).


Et une version avec des tirettes !
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