Quelle est la différence entre les forces visqueuses et la traînée?


Réponse 1:

Lorsqu'un corps se déplace dans un fluide, il peut subir deux types de forces: les forces normales à la surface et sont appelées forces de pression et forces tangentielles à la surface appelées forces de cisaillement. Les forces de pression résultent du fait que les molécules atteignent la surface et reviennent, changeant ainsi la quantité de mouvement linéaire et résultant en une force normale (il n'y a pas de frappe réelle bien sûr ... tout est via les forces de Coulomb). La force de cisaillement résulte de l'attraction entre les molécules (toujours due aux forces de Coulomb) en raison de la vitesse relative entre le fluide et la surface solide. Ces forces de cisaillement sont décrites par des «effets de viscosité» et les forces deviennent des forces visqueuses.

La traînée est un terme courant qui signifie toute force s'opposant au mouvement. Si un corps de bluff comme un disque se déplace dans un fluide (section normale à la vitesse), deux formes de forces de traînée sont observées .. la traînée visqueuse due s'écoule le long de surfaces "parallèles" au mouvement (les bords), et une traînée de pression due à la section «normale» au mouvement.

La valeur de la traînée visqueuse est la somme de la force visqueuse sur chaque élément de la zone parallèle à l'écoulement et c'est la viscosité multipliée par la contrainte de cisaillement à la surface, (somme (élément de surface x contrainte de cisaillement) = somme (élément de surface x viscosité x gradient de vitesse normal à la surface)).

Si le disque est grand et qu'il y a séparation complète du flux, la traînée de pression est simplement la tête dynamique du flux multipliée par la zone normale au flux. (= 0,5 * surface x densité x vitesse au carré). La traînée de pression est beaucoup plus grande que la traînée visqueuse dans ce cas.

Si vous avez un corps doublé parfaitement diffusé (comme une aile) cependant, la traînée de pression disparaît car il y aura une perte de pression dans la moitié avant du corps et un gain / récupération à la moitié arrière du corps en mouvement (d'où le nom rationalisé). Seule la traînée visqueuse reste dans ce cas. La traînée visqueuse est beaucoup plus grande que la traînée de pression dans ce cas.

Juste pour compléter l'image, un mot sur l'ascenseur. En raison des changements dans l'écoulement autour d'un corps en mouvement, la pression (force normale / surface unitaire) change également. La force est un vecteur et l'addition (intégration) de la composante verticale uniquement sur toute la surface donne un nombre représentant une portance si elle est ascendante et une force de plongée si elle est descendante. Les ailes sont conçues et actionnées de telle sorte que le filet est un ascenseur. Mais pour un sous-marin par exemple, vous pourriez avoir besoin des deux types de forces.


Réponse 2:

Vous avez raison, ce sont exactement les mêmes. La traînée et la force visqueuse signifient la même chose, juste que le premier est un terme plus profane, tandis que le second est un terme plus technique. Ils peuvent être utilisés de manière interchangeable. N'hésitez donc pas à utiliser le terme force visqueuse pour impressionner vos amis.

Il est assez courant en physique d'avoir des termes différents qui décrivent la même chose, parfois pour rendre l'explication plus simple, parfois pour réduire la quantité d'écriture. Imaginez que vous écrivez une force visqueuse au lieu de glisser tout le temps, cela devient vraiment fatigant après un certain temps.

Un autre exemple est le poids (réel) et la force gravitationnelle.