Les fluides non newtoniens

Les fluides non newtoniens sont des substances aux propriétés physiques et chimiques étonnantes. Sous l’apparence de fluides presque aussi liquides que l'eau, ce type de fluide a la particularité de devenir solide quand on y exerce une pression suffisamment forte.

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De quoi s’agit-il ?

En chimie, les fluides sont des milieux parfaitement déformables qui peuvent être gazeux (fluides compressibles), liquides (fluides peu compressibles) ou bien ni l’un ni l’autre (dans certaines conditions de température et de pression).

La mécanique des fluides est la branche de la physique qui étudie le comportement des fluides lorsqu’on les soumet à des forces ou des contraintes.

On distingue deux grandes familles de fluides en fonction de leur viscosité : les fluides dits "newtoniens" et les fluides "non newtoniens".

Les différents types de fluides

Les fluides "newtoniens", comme l'eau, l'air et la plupart des gaz, présentent une viscosité constante ou qui ne peut varier qu'en fonction de la température.

En revanche, les fluides "non newtoniens" ont la particularité d'avoir une viscosité variable, en fonction de la vitesse et des contraintes qu'ils subissent.
En d’autres termes, la déformation de ce type de fluide n'est pas directement proportionnelle à la force qu'on lui applique.

Exemples de fluides non newtoniens

Le sable mouillé que l’on trouve en bord de mer est un bon exemple de la particularité des fluides non newtoniens.
En effet, si on frappe du sable mouillé, il présente la consistance d'un solide, alors que si l’on appuie dessus doucement, il se comporte comme une pâte.

Une petite expérience sans danger à réaliser chez soi consiste à mélanger de l'eau et de l'amidon de maïs (Maïzena).
En incorporant lentement 2 mesures d’amidon dans une mesure d’eau, on obtient en effet une pâte dont la viscosité change avec le taux de contrainte appliqué.
Le mélange obtenu se comportera comme un solide si l’on enfonce vivement une cuillère à la surface, mais comme un liquide si l’on y insère lentement la cuillère.

La vidéo ci-dessous montre qu’une personne se déplaçant rapidement ou avec suffisamment de force à la surface d’un liquide non newtonien peut littéralement marcher sur un tel liquide.

Recherches et applications

Les fluides non newtoniens font l'objet de recherches fondamentales poussées, non seulement parce qu’ils sont très présents dans la nature, mais aussi en vue d'éventuelles applications telles que la réalisation de gilets pare-balles.
Ils constituent un matériau intéressant en raison de leur capacité à absorber l’impact d’un projectile à une vitesse élevée, tout en restant suffisamment souples pour être portés sans gêne.
La branche de la physique qui les étudie est appelée "rhéologie".

Vidéo :

Tag : fluides non newtoniens, fluide, mécanique des fluides, dynamique des fluides, rhéologie

Les fluides non newtoniens

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snef le 02-12-2010

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