TP n°26 : Viscosimètre (Session 2024)

Introduction

• TP de Physique Chimie : Viscosimètre à chute de billes verticales
• Objectif : Déterminer la viscosité d'un fluide en fonction de la vitesse limite atteinte par une bille
• Principes clés :
  • Vitesse limite de la bille
  • Taille de la bille
  • Masse volumique de la bille et du fluide

Formule de Viscosité

• Une formule présentée pour le calcul
• Valeurs :
  • Masse volumique de l’acier
  • Intensité de pesanteur
  • Diamètre de la bille
  • Précision sur la viscosité en fonction de la température (non utilisée)

Détermination de la Masse Volumique du Glycérol

Matériel nécessaire

• Fiole jaugée
• Balance de précision
• Pipette pasteur
• Valeur fixée à 50 mL, mais d'autres volumes possibles (100 mL, 200 mL)

Procédure

• Déterminer la masse et le volume du glycérol
• Poids : 63,1 g pour 50 mL
• Formule : $\rho = \frac{m}{v}$
• Masse volumique obtenue : $1,26 g/mL^{-1}$

Acquisition Vidéo de la Chute de Bille

Étapes

1. Filmer la chute de la bille
2. Utiliser un étalon connu (ex. une règle) pour l'étalonnage
3. Analyser la vidéo : Avancer à l'image où la bille est lâchée => Définir $t = 0$

Analyse de la Vidéo

• Effectuer le pointage vidéo
• Déterminer les positions successives de la bille
• Analyser la courbe $y$ en fonction du temps pour déterminer le temps où la vitesse limite est atteinte

Détermination de la Vitesse Limite

• Méthode 1 : Identifier l'alignement parfait des points (à partir de 200 ms)
• Méthode 2 : Dérivation de la coordonnée $y$ par rapport au temps pour obtenir $v_y$
• Modéliser une partie de la courbe pour déterminer la valeur de la vitesse limite

Résultats

• Vitesse limite obtenue : $0,922 m/s^{-1}$

Utilisation de Python pour Calculer la Viscosité

Données et Incertitudes

• Masse volumique de l'acier ($\rho$) : $7,85 x 10^3 kg/m^3$
• Masse volumique du fluide ($\rho$) : $1,26 x 10^3 kg/m^3$
• Volume du fluide : 50 mL
• Incertitude de la fiole jaugée et de la balance de précision (0,01 g)
• Mesure du diamètre de la bille avec le pied à coulisses : $0,55 cm$
• Vitesse limite obtenue : $0,922 m/s^{-1}$
• Incertitude sur la vitesse limite : $0,3 m/s^{-1}$

Programme Python

• Compléter avec les données collectées ou proposées dans le document
• Valeurs à modifier (ex : $\rho$ de l'acier, masse volumique du fluide, volume du fluide, etc.)
• Lancez le script Python pour obtenir la viscosité et l'incertitude associée

Conclusion

• Expérience complexe et chronophage
• Importance de bien comprendre chaque étape pour réussir le TP

Bon courage!