INSTITUT POLYTECHNIQUE DES

SCIENCES AVANCEES SFAX

DÉPARTEMENT DE GENIE PETROLIERE

TRAVAUX PRATIQUES

Mécanique des fluides

COMPTE-RENDU TP1
TP 1 : Mécanique des fluides

Préparée par :
Vale issa
Mené Aly Cheikh
Maham sidi el houssein

I. Introduction :

La conduction thermique est le processus par lequel la chaleur est transférée à travers
un matériau sans déplacement macroscopique de celui-ci. Ce phénomène repose sur les
interactions entre les particules du matériau : les particules proches d'une source chaude
absorbent de l'énergie thermique, vibrent plus rapidement, puis transmettent cette
énergie aux particules adjacentes par collision, assurant ainsi le transfert de chaleur. La
vitesse de transfert de chaleur par conduction dépend du coefficient de conductivité

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 TP 1 : Mécanique des fluides

thermique du matériau, de la surface de contact, de la différence de température et de

l'épaisseur du matériau. Ce processus est utilisé dans de nombreuses applications, telles
que le chauffage, l'isolation thermique, et d'autres domaines où le transfert de chaleur
est nécessaire ou indésirable.

II. : Principe de la conduction thermique

Le principe de la conduction thermique repose sur le transfert d'énergie thermique à travers un
matériau, d'une région à une autre, sans mouvement apparent du matériau dans son ensemble. Ce
processus se produit grâce aux interactions entre les particules constituant le matériau.

Lorsqu'une extrémité d'un matériau est chauffée, par exemple en plaçant un bout de métal sur une
flamme, les particules à proximité de la source de chaleur absorbent de l'énergie thermique. Ces
particules, plus agitées, transmettent ensuite cette énergie aux particules voisines par collisions
successives. Ce processus se propage le long du matériau jusqu'à ce que l'énergie thermique soit
uniformément répartie, créant ainsi un gradient de température.

Le transfert de chaleur par conduction est régi par la loi de Fourier, qui établit que le flux de chaleur
(𝑄) à travers un matériau est proportionnel à la surface de contact (S), à la différence de température
entre les deux côtés du matériau (ΔT), et inversement proportionnel à l'épaisseur du matériau (e).
Cette relation est généralement exprimée par l'équation :

𝑄=−

Où est le coefficient de conductivité thermique du matériau, qui dépend de sa composition et de sa

structure.

1. Méthode gravimétrique :
 But :
Cette expérience consiste à effectuer plusieurs essais afin de déterminer une valeur moyenne
de la masse volumique et la densité pour chaque liquide on utilisant les formules suivantes :

Avec : m1 : la masse de la fiole jaugée complétement sèche(g) ; m : la masse

exprimée en (g) du liquide introduit dans la fiole jaugée + la masse de la fiole jaugée (g)
V : Volume du liquide dans la fiole jaugée (cm3)
𝜌𝑟𝑒𝑓 : Masse volumique de référence (eau)

Après ce travail on va chercher l’incertitude des masses volumiques pour chaque fluide. 
Manipulation :

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 TP 1 : Mécanique des fluides

Cette méthode consiste à peser les masses de 3 types de liquide différents (eau de robinet,
huile végétale, eau saturée en sel et eau chaud) par une balance électronique et ses volumes
en utilisant la fiole jaugée.

 Résultats de pesage :

Figure1 : Fiole jaugée sèche Figure2 : Fiole jaugée Figure3 : Fiole jaugée+eau sèche+eau de
robinet saturé en sel

V (cm3) m(g)

Essai E1 E2 E3 E4 E5

Eau de robinet 100 158,32 158,45 158,75 158,31 158,29

Huile végétale 100 154,69 154,89 154,77 154,99 154,61

Eau saturée en sel 100 178,85 178,80 178,83 178,88 178,84

Eau chaud (T=40°C) 100 158,17 158,21 158,19 158,23 158,24

 Résultats des masses volumiques pour chaque essai des différents fluides :
V (m3) (kg/m3)

Essai E1 E2 E3 E4 E5

Eau de robinet 0,1 991,8 996,3 999,3 994,9 994,7

Huile végétale 0,1 916,2 918,2 917 919,2 915,40

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TP 1 : Mécanique des fluides

Eau saturé en sel 0,1 1200,3 1199,8 1200,1 1200,6 1200,2

eau chaude (T°=40°C) 0,1 993,2 993,9 993,7 994,1 994,2

Avec la masse de la fiole jaugée sèche m1=58,82g

 Calcul de l’incertitude pour chaque fluide :

 Méthode de calcul : TEST DE STUDENT
1) Calcul de la masse volumique moyenne X̅

2) Calcul de la variance avec n : nombre d’essais

x : la masse volumique pour un essai i

3) Calculer l’écart type σ = √S

4) Relever la valeur de Student (t) pour un degré de confiance (P) de 95% en utilisant la
table de student, ν désigne de le degré de liberté (ν = n-1)
5) Déterminer l’incertitude absolue de mesure
6) Déterminer l’incertitude relative de mesure en % = 

Résultats de calcul :

3
1) X̅ = Σ masse volumique huile /N=916,9Kg/m
3
2) =2,32Kg/m
3
3) σ = √S=1,52Kg/m
4) ν = n-1=5-1=4 et 1-P=1-0,95=0,05
3
5) =1,88Kg/m

6) % = =0,002=0,2%

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TP 1 : Mécanique des fluides

2. Méthode du tube manométrique : 

But :
Déterminer la masse volumique de l’huile.

Déterminer l’incertitude de la masse volumique de l’huile 

Manipulation :
Un tube manométrique remplir avec deux liquides non miscible ;

L’expérience consiste à :

- Verser de l’eau pure de masse volumique 103kg/m3 dans un tube en U sur une hauteur de
quelques centimètres.

- Ajouter dans l’une des branches une quantité de l’huile végétale de masse volumique
inconnue de hauteur h1.

- Mesurer la hauteur de la colonne de l’huile h2.

- Déterminer la masse volumique de l’huile.

P0
P2
P1

Figure4 : Instrument de mesure de la Figure5 : Instrument de mesure de la

masse volumique en laboratoire masse volumique

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TP 1 : Mécanique des fluides

 Méthode de calcul :

En appliquant la relation fondamentale de l’hydrostatique (RFH) :

𝑃1 − 𝑃0 = 𝜌ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒. 𝑔. ℎ1

𝑃1 − 𝑃2 = 𝜌𝑒𝑎𝑢. 𝑔. ℎ2

Et on a P0=P2=Patm, donc : 𝜌ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒. 𝑔. ℎ1 = 𝜌𝑒𝑎𝑢. 𝑔. ℎ2 D’où la

masse volumique de l’huile est :

 Résultats de mesure et de calcul de la masse volumique :

Fluide Essai Hhuile (cm) He (cm) 𝜌ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒(kg/m3)

E1 7 6,5 928,57

E2 6,5 5,7 876,92

Huile végétale E3 5,5 5 909,09

E4 5,3 4,5 849,05

E5 4,5 3,7 822,22

 Calcul de l’incertitude de la masse volumique de l’huile :

D’après le TEST STUDENT :

Fluide ̅X(kg/m 3) S(kg/m) σ P t Incertitude Incertitude
absolue : relative (%)
Δm(kg/m3)
Huile végétale 916,9 2,32 1,52 0,95 2, 766 1,88 0,2

Donc :
Fluide : Masse volumique 𝜌 (kg/m3) : Densité d :
Huile végétale 916,99±1,88 ≈0,9

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TP 1 : Mécanique des fluides

3. Interprétations :

On peut interpréter que l’eau saturé en sel et plus dense que l’eau de robinet car :

𝜌𝑒𝑎𝑢 < 𝜌𝑒𝑎𝑢 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟é 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑙 ⇒ 𝑑𝑒𝑎𝑢 < 𝑑𝑒𝑎𝑢 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟é 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑙

Mais l’huile est moins dense que l’eau de robinet car : 𝜌ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒 < 𝜌𝑒𝑎𝑢 ⇒ 𝑑ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒 < 𝑑𝑒𝑎𝑢

Et pour l’eau chaude, à une température de 40°C, est moins dense que l’eau à une
température ambiante de 20°C : 𝜌𝑒.𝑐ℎ < 𝜌𝑒.𝑎𝑚𝑏 ⇒ 𝑑𝑒.𝑐ℎ < 𝑑𝑒.𝑎𝑚𝑏

Donc, lorsque la masse volumique d’une matière est faible par rapport à l’eau, cette matière
flotte sur l’eau et vis vers ça.

Et lorsque la température augmente , la masse volumique diminue.

III. Mesure de la viscosité des fluides (chute de bille) :

 But :
Déterminer la viscosité pour certains fluides (eau de robinet, eau chaude, huile végétale) :

𝝁
 La viscosité dynamique s’exprime en pascale. Seconde (Pa.s) ou en poiseuille
(PI).Elle représente la proportionnalité entre la force qu’il faut exercer sur plaque et la
variation de vitesse des veines de fluide entre les 2 faces de la plaque.
 La viscosité cinématique (m²/s). Elle représente le temps d’écoulement d’un
liquide. (1 Stokes=10-4 m²/s)

Déterminer l’influence de la température sur la viscosité 

Manipulation :

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TP 1 : Mécanique des fluides

La viscosité est mesurée par un dispositif appelé viscosimètre à chute de bille, Cette

expérience consiste à :

─ remplir d’un long éprouvette de Rayon R par un liquide ;

─ Faire tomber une bille en acier de rayon r dans l’éprouvette rempli ; ─
Calculer le temps de passage de la bille entre les deux repères (hauteur h) ; ─
Déterminer la viscosité dynamique par la formule suivante :

Avec : k : la constante d’étalonnage.

─ Déterminer la viscosité cinématique par la formule suivante :

Figure6 : Éprouvette en laboratoire Figure7 : Éprouvette

Bille en acier

 Résultat de calcul :
Données de calcul :

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 TP 1 : Mécanique des fluides

Mbille(kg) Øbille(mm Vbille(m3) 𝜌𝑏𝑖𝑙𝑙𝑒(kg/m3) 𝜌𝑒𝑎𝑢(kg/m3) 𝜌𝑒.𝑐ℎ𝑎𝑢𝑑𝑒(kg/m3) 𝜌ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒(kg/m3) K

)
4,07.10-3 9,98 5,2.10-7 7819,95 1000 993,2 916,9 2,3.10-8

4/3
Avec volume de la bille : 𝑉𝑏𝑖𝑙𝑙𝑒 = π 𝑟3

Résultats de calcul :
Liquide t(s) 𝜇(𝑃𝑎. 𝑠) 𝜈(𝑚2/𝑠)

Eau de robinet 2,72 0,435.10-3 0,435.10-6

Eau chaude (40°C) 2,5 0,43.10-3 0,437.10-6

Eau saturée en sel 3,7 0,42.10-3 0,35.10-6

Huile végétale 28,47 0,44.10-3 0,48.10-6

 Interprétation :

L’huile végétale est plus visqueuse que l’eau en générale : 𝜈ℎ𝑢𝑖𝑙𝑒 > 𝜈𝑒𝑎𝑢

Par contre l’eau chaude est moins visqueuse que l’eau à une température ambiante :

𝜈𝑒.𝑐ℎ𝑎𝑢𝑑𝑒 < 𝜈𝑒𝑎𝑢 𝑟𝑜𝑏𝑖𝑛𝑒𝑡

Donc, lorsque la température augmente la viscosité diminue et vis vers ça.

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TP 1 : Mécanique des fluides

IV. Conclusion :
La viscosité cinématique est le quotient de la viscosité dynamique par la masse volumique
du fluide. Elle représente la capacité de rétention des particules du fluide et quantifie sa
capacité à s’épancher.