1° Les fluides newtoniens et non-newtoniens
1.1 Les fluides newtoniens
Les fluides les plus présents sur Terre sont les fluides newtoniens : on retrouve parmi eux l'eau ou encore le sirop. Leur vitesse de déformation est linéaire, cela signifie que nous pouvons prédire leur mouvement facilement et que leur viscosité est indépendante de la contrainte appliquée.
Exemple : Quelle que soit la façon dont vous pénétrez l'eau, en allant doucement ou au contraire, en frappant violemment, vous rentrerez de la même façon dans ce fluide car la contrainte n'influence pas la viscosité des fluides newtoniens.
Graphique d'un fluide newtonien, représentant la contrainte de cisaillement T en fonction de la vitesse de cisaillement.
1.2 Les fluides non-newtoniens
À l'inverse, la viscosité d'un fluide non newtonien dépend d'une contrainte mais aussi, pour certains d'eux, d'une durée de contrainte. En reprenant l'exemple précédemment évoqué, la viscosité d'un fluide non newtonien ne sera pas la même en fonction de la façon de rentrer dans celui-ci. En clair, si vous pénétrez un fluide non newtonien en y allant doucement, ou en tapant dessus, la viscosité changera. Il deviendra soit plus visqueux, soit moins visqueux, selon le type de fluide non newtonien.
Il existe cinq types de fluide non newtoniens :
• Le premier est le fluide rhéofluidifiant, c'est un fluide qui, lorsqu'on applique une contrainte, devient moins visqueux. Cela signifie que le fluide à son état naturel est visqueux, mais alors dès que nous appliquons une force dessus, le fluide se liquéfie.
- Pour exemple, le sang fait parti de ce type de fluide.
Graphiquement, la contrainte de cisaillement augmente moins vite que sa vitesse.
Graphique d'un fluide rhéofluidifiant, représentant la contrainte de cisaillement T en fonction de la vitesse de cisaillement.
• Le second est le fluide rhéoépaississant, qui, à l'inverse du fluide rhéofluidifiant, devient plus visqueux sous une certaine contrainte.
Pour reprendre l'exemple précédemment évoqué, cela veut dire que lorsque nous entrons doucement dans ce fluide, celui-ci est liquide, mais dès que nous le frappons (par exemple avec un marteau ou même notre main), celui-ci se solidifie immédiatement pour devenir complètement visqueux.
- Par exemple, le mélange maïzena et eau s'inscrit dans ce fluide. Graphiquement, la contrainte de cisaillement augmente plus vite que la vitesse de cisaillement.
Graphique d'un fluide rhéoépaississant, représentant la contrainte de cisaillement T, en fonction de la vitesse de cisaillement.
Pour ce fluide et pour l'Antithixotrope (prochainement évoqué), leur viscosité dépend à la fois d'une contrainte, mais aussi d'une durée de contrainte.
Cela signifie que ces types de fluide sont visqueux à l'état naturel, mais agités pendant un certain temps, ceux-ci deviennent liquide.
- Le sable mélangé à l'eau est un fluide thixotrope. En effet, en mélangeant les deux et en laissant reposer une journée, ce mélange est complètement solide, mais dès que vous décidez de l'agiter pendant un certain temps, celui-ci devient liquide et s'écoule parfaitement.
• Le quatrième, le fluide Antithixotrope est l'inverse du fluide thixotrope, il agit presque comme un fluide rhéoépaississant. Effectivement, celui-ci est liquide à l'état naturel, mais dès que nous appliquons une contrainte sur ce fluide, il devient visqueux pendant un certain temps.
- La crème fouettée s'inscrit en tant que tel.
• Enfin, le dernier fluide est le fluide de Bingham. Celui-ci peut se comporter à la fois comme un fluide newtonien, de manière linéaire, mais aussi comme le fluide rhéoépaississant et réofluidifiant situés au dessus. En effet, il réagit comme un solide en-dessous d'une certaine contrainte mais au delà de celle-ci, il se comporte tel un liquide et s'écoule.
- Par exemple, la mayonnaise est un fluide De Bingham.
Graphique d'un fluide de Bingham, représentant la contrainte de cisaillement T, en fonction de la vitesse de cisaillement.