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Cinématique des fluides : 158 questions de concours corrigées

52 épreuves X-ENS, Mines, Centrale, CCINP, E3A et Banque PT, sessions 2020 à 2025, filières MP, PSI, PC, PT, TSI et BCPST.

questions corrigées
158
questions corrigées
épreuves
52
épreuves
concours
8
concours
sessions
2020-2025
sessions

Description eulérienne et lagrangienne, champ des vitesses, dérivée particulaire, lignes de courant, débits, conservation de la masse, écoulements incompressibles, stationnaires, irrotationnels, vorticité, potentiel des vitesses.

Au programme : en spé (2e année) pour PC, PSI, PT, TSI et BCPST.

Les questions, avec indice et corrigé

158 questions, incontournables d'abord, puis de la plus accessible à la plus difficile.

Pièges classiques

  • Ne pas confondre la dérivée temporelle eulérienne (ou accélération locale) \frac{\partial \vec{v}}{\partial t}, nulle en régime stationnaire, et l'accélération particulaire \frac{\mathrm{D}\vec{v}}{\mathrm{D}t}, qui comporte le terme convectif (\vec{v}\cdot\vec{\nabla})\vec{v} non nul dès que l'écoulement n'est pas spatialement uniforme.

    Questions sources :Mines-Ponts Physique 1 PSI 2023, Q4CentraleSupélec Physique 1 PC 2021, Q12

  • Ne pas invoquer à tort le régime permanent pour justifier la conservation du débit volumique : c'est l'incompressibilité du fluide (\operatorname{div}\vec{v} = 0) qui impose la conservation du flux de vitesse à travers les sections d'un tube de courant indéformable, même en régime instationnaire.

    Question source :Mines-Ponts Physique 1 PC 2024, Q17

  • Ne pas poser d'emblée \operatorname{div}\vec{v} = 0 dans l'équation de conservation de la masse générale : il faut obligatoirement mentionner et justifier l'incompressibilité de l'écoulement et l'homogénéité du fluide.

    Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2023, Q10Mines-Ponts Physique 2 PC 2023, Q15

  • La condition d'incompressibilité \operatorname{div}\vec{v} = 0 ne détermine le champ des vitesses qu'à une constante ou une fonction d'intégration près : seules les conditions aux limites (non-pénétration ou adhérence aux parois) permettent d'annuler ces termes d'intégration.

    Question source :CentraleSupélec Physique-Chimie 2 TSI 2022, Q49

  • Lors de la linéarisation autour d'un écoulement moyen non nul \vec{v}_0, le terme convectif ne peut pas être négligé car le produit (\vec{v}_0 \cdot \vec{\nabla})\vec{v}' est un terme du premier ordre en perturbation.

    Question source :CentraleSupélec Physique 1 PC 2024, Q33

  • Ne pas confondre le terme \vec{\nabla}(v^2/2), homogène à une accélération en \text{m}\cdot\text{s}^{-2}, avec le terme \rho\vec{\nabla}(v^2/2), homogène à une densité volumique de force en \text{N}\cdot\text{m}^{-3}.

    Question source :Mines-Ponts Physique 2 PC 2024, Q9

À retenir

Les questions sont classées par chapitre à partir des corrigés détaillés de WikiPrépa ; une question peut relever de deux chapitres. La difficulté, de 1 (application directe) à 4 (difficile), est une estimation. Comment les corrigés sont rédigés et relus

Voir aussi