Comment estimer expérimentalement la viscosité d'un fluide ? On filme la chute d'une bille métallique dans le glycérol puis dans l'eau, on pointe ses positions pour déterminer sa vitesse limite et on en déduit la viscosité. Chaque étape validée débloque la suivante.
Tous les fluides ont une viscosité (en Pa·s) : lors de leur déplacement, des frottements apparaissent entre les couches de fluide ou contre les parois, qui produisent de la chaleur : on parle de pertes de charge. Pour les calculer, il faut connaître précisément la viscosité du fluide.
Matériel : une grande éprouvette d'eau (, ), une grande éprouvette de glycérol (, ), des billes métalliques, une tige aimantée, une balance de précision, un pied à coulisse, une webcam et un logiciel de pointage vidéo.
Poussée d'Archimède : tout corps plongé dans un fluide subit de la part de ce fluide une force verticale, dirigée vers le haut, dont la valeur est égale au poids du volume de fluide déplacé. On la note :
avec la masse volumique du fluide (kg/m³), le volume immergé du corps (m³) et l'intensité de la pesanteur.
Exemple : un bloc d'aluminium de volume et de masse est entièrement plongé dans l'eau. Son poids vaut et la poussée d'Archimède . Comme , le bloc coule, mais il paraît plus léger : un dynamomètre qui le retiendrait n'indiquerait plus que .
Théorie : une bille de rayon et de masse volumique qui tombe dans un fluide de masse volumique subit son poids, la poussée d'Archimède et une force de frottement liée à la viscosité. Le principe fondamental de la dynamique donne :
où est la vitesse de la bille à partir de l'instant où elle devient constante. On prendra .
Referme les mâchoires sur la bille jusqu'au contact, puis lis l'affichage.
Fais la tare à vide, puis pose la bille. La tige aimantée permet de saisir la bille sans la toucher.
© 2026 Julien Guéret · Lycée Jean Jaurès, Argenteuil · licence CC BY-NC-SA 4.0 · Mentions légales · Confidentialité