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Université BATNA 2 Mustapha Benboulaid TP MDF 2015/2016 Département de Mécanique Responsable labo : Dr N.BESSANANE Laboratoire Mécanique des Fluides TP N°1 / L2-ST LMD-ST Option 2 1/5 N.BESSANANE, F.BOUGUERNE & R.MENINA

TP N° 1

Manipulation 1: Force exercée sur une paroi plane immergée

INTRODUCTION:

L'appareil est constitué d'un plongeur ayant la forme d'un quart de torroïde. Le moment de la force exercée par la pression hydrostatique sur la surface plane est mesuré à l'aide de masses marquées. Les graduations sur le plongeur permettent d'effectuer divers essais à des niveaux d'eau différents pour traiter les deux cas de l'immersion partielle et totale de la paroi plane.

1. BUT:

Le but de ce TP est de mesurer la résultante des forces exercées sur une paroi plane partiellement et totalement immergée et déterminer ainsi leurs centres de poussée.

2. DESCRIPTION DU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT:

Figure 1. Dispositif expérimental

IH GLVSRVLPLI HVP ŃRQVPLPXp G·XQH ŃXYH SMUMOOpOpSLSpGLTXH HQ SOH[LJOMV GLVSRVMQP HQ haut de ses parois de deux appuis. Un ensemble de deux couteaux, pouvant pivoter sur ces deux appuis, est fixé sur un bras de balance en acier sur lequel se monte un quart de tore, en PVC, de VHŃPLRQ UHŃPMQJXOMLUHB I·XQH GHV GHX[ IMŃHV UMGLMOHV GX PRUH IRUPH la paroi plane à étudier, la deuxième servant à sa fixation sur le bras de la balance.

8Q ŃRQPUH SRLGV PRQPp VXU O·XQH GHV extrémités du bras de la balance permet de régler

O·ORUL]RQPMOLPp GH ŃH GHUQLHUB 6XU O·MXPUH extrémité du bras on peut fixer le crochet qui

UHoRLP OHV PMVVHV G·pTXLOLNUMJH GH OM IRUŃH GH SUHVVLRQ H[HUŃpH SMU OH IOXLGH G·LPPHUVLRQ

sur la paroi plane rectangulaire du tore. Des graduations sont prévues VXU O·XQH GHV faces du tore afin de lire directement la profondeur G·LPPHUVLRQB IM ŃXYH HVP MXVVL PXQLH G·XQ URNLQHP GH YLGMQJH TXL SHXP VHUYLU MX[ UpJOMJHV fins. Elle repose sur trois SLHGV UpJOMNOHV HQ OMXPHXU SHUPHPPMQP G·MVVXUHU VRQ ORUL]RQPMOLPpB Le pULQŃLSH GH OM PMQLSXOMPLRQ HVP NMVp VXU O·pTXLOLNUH HQ URPMPLRQ GX V\VPqPH balance-tore MXPRXU GH O·M[H GX SLYRPB I·M[H GX PRUH HP ŃHOXL GX SLYRP pPMQP ŃRQIRQGXV seule la force de pression sur la face plane radiale produit un moment autour de ce

dernier non nul. Sur les MXPUHV IMŃHV VRLP OHV IRUŃHV VRQP SMUMOOqOHV j O·M[H VRLP HOOHV VRQP

UMGLMOHV HP ŃRXSHQP GRQŃ O·M[H en question et par la suite leurs moments par rapport à ce dernier sont nuls. Université BATNA 2 Mustapha Benboulaid TP MDF 2015/2016 Département de Mécanique Responsable labo : Dr N.BESSANANE Laboratoire Mécanique des Fluides TP N°1 / L2-ST LMD-ST Option 2 2/5 N.BESSANANE, F.BOUGUERNE & R.MENINA

3. DEROULEMENT DE LA MANIPULATION:

1. Placer la cuve sur une PMNOH GH PUMYMLO HQ V·MVVXUMQP TXH VRQ MOLPHQPMPLRQ HQ HMX

et sa vidange peuvent être assurées sans aucune contrainte,

2. NLYHOHU OM SOMPHIRUPH GX GLVSRVLPLI j O·MLGH GHV SLHGV

3. POMŃHU O·HQVHPNOH SORQJHXU-NMOMQŃH VXU OHV GHX[ MSSXLV HQ V·MVVXUMQP GX OLNUH

fonctionnement du pivot,

4. Positionner le contre poids sur le bras de la balance de sorte que ce dernier soit

horizontal. Le plat prévu sur le bras doit être en face du trait du milieu de O·LQGLŃMPHXU GH O·ORUL]RQPMOLPp IL[p VXU OM SMURL GX UpVHUYRLU

5. Mesurer a, b, d et L (voir figure 2),

6. Fermer le robinet de vidange (ne pas oublier de vérifier que la vidange se fait

directement dans le récipient prévu à cet effet),

7. HQPURGXLUH GH O·HMX GMQV OM ŃXYH PUqV OHQPHPHQP ÓXVTX·j ŃH TXH VRQ QLYHMX PMQJHQPH

le bas du ploQJHXUB ŃH VPMGH O·pTXLOLNUH QH GRLP SMV rPUH URPSX

8. 3OMŃHU XQH PMVVH VXU OH NUMV GH OM NMOMQŃH j O·HQGURLP SUpYX HQ ŃH PRPHQP OH NUMV

de OM NMOMQŃH SLYRPHB HQPURGXLUH GH O·HMX GMQV OM ŃXYH PUqV OHQPHPHQP ÓXVTX·j ŃH TXH

le bras redevienne horizontal,

9. NotHU OM PMVVH HP OH QLYHMX G·HMX ŃRUUHVSRQGMQP HQ OH OLVMQP GLUHŃPHPHQP VXU

O·pŃOHOOH graduée sur la face du plongeur,

10. Répéter 8 et 9 en ajoutant une à une toutes les masses,

11. RHPUMQŃOHU PMLQPHQMQP XQH j XQH OHV PMVVHV HQ pTXLOLNUMQP SMU O·LQPHUPpGLMLUH GX

robinet de vidange. Cette PMQ±XYUH doit être effectuée très lentement en accordant VXIILVMPPHQP GH PHPSV j O·pTXLOLNUH SRXU VH SURGXLUH MYMQP GH UHOHYHU les niveaux G·HMXB

4. TRAVAIL DEMANDE:

1. Dresser un tableau qui doit faire sortir :

Les masses G·pTXLOLNUMJH

Les hauteurs relevées correspondantes en remplissant, Les hauteurs relevées correspondantes en vidangeant,

Les moyennes (remplissage et vidange),

Les positions du centre de poussée théoriques hCth , Les positions du centre de poussée expérimentales hCexp .

2. Tracer sur un même graphe les courbes théoriques hCth= f1(h) et expérimentales

hCexp= f2(h) . Voir la théorie pour les expressions des fonctions f1,2(h).

3. Commenter les résultats.

Remarque: Le graphe doit être présenté sur une feuille de papier millimétré (A4) qui sera rendue avec la dernière

page de ce manuscrit bien remplie à la fin de la séance. Université BATNA 2 Mustapha Benboulaid TP MDF 2015/2016 Département de Mécanique Responsable labo : Dr N.BESSANANE Laboratoire Mécanique des Fluides TP N°1 / L2-ST LMD-ST Option 2 3/5 N.BESSANANE, F.BOUGUERNE & R.MENINA

5. RAPPELS THEORIQUES :

Figure 2 -

I·M[H GHV ] HVP RULHQPp YHUV OH OMXP HP VRQ RULJLQH HVP prise sur la base de la paroi plane rectangulaire.

Paroi plane partiellement immergée (h La pression effective en un point situé à une distance z de la base de la paroi plane est

Peff = rg (h z )

où : r HVP OM PMVVH YROXPH GX IOXLGH GMQV QRPUH ŃMV GH O·HMX 1000 NJCP3 J est O·MŃŃpOpUMPLRQ GH OM pesanteur (9,81 m/s2), h la hauteur de la partie immergée de la

paroi et z la distance de O·pOpPHQP GH VXUIMŃH b×dz à la base de la paroi, voir Figure 2.

Cette pression produit sur la surface élémentaire un effort dF

à cette dernière et de

module : dF g h z b×dz

Le module de la force totale

F=dF sur toute la partie mouillée de la paroi (de surface hb) est : 2 ( ) 0 ( )2 h surf hb gbhF dF gb h z dzU (5.1)

Elle est appliquée au centre de poussée dont la position théorique se détermine à O·MLGH

du POpRUqPH GH 9MULJQRQ GX PRPHQP GH OM UpVXOPMQPH SMU UMSSRUP j O·M[H GX SLYRP 2B 0 h O O Cthm F m dF soit F a d h gb h z a d z dz u quotesdbs_dbs41.pdfusesText_41

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