Question 1

Durée : 7 mn

Note maximale : 10

Question

La force s'exerçant sur une sphère de diamètre \(D\) se déplaçant à la vitesse uniforme \(V\) dans un fluide de viscosité \(\eta\) est donnée par la formule de Stokes:

\(F = 3 \pi \eta DV\)

Déterminer la dimension et l'unité de \(\eta\) dans le système \(\textrm{SI}\).

Solution

L'équation aux dimensions conduit à

\(\dim F = \dim \eta \times \dim D \times  \dim V\)

\(\dim \eta = \dim F \times (\dim D \times \dim V)^{-1}\),

sachant que \(\dim F = LMT^{-2}\) ( 1 point ) et \(\dim V = LT^{-1}\) ( 1 point )

on en déduit:

\(\begin{array}{ll} \dim \eta &= (LMT^{-2})(L.LT^{-1})^{-1} \\&= LMT^{-2}.L^{-2}T \\&=L^{-1}MT^{-1} \end{array}\) ( 5 points )

l'unité de \(\eta\) s'exprime en \(\textrm{kg.m}^{-1}.\textrm{s}^{-1}\) ( 3 points )