La mécanique des fluides compressibles et incompressibles est un domaine fondamental de la physique qui étudie le comportement des liquides et des gaz en mouvement.
Les fluides incompressibles comme l'eau maintiennent un volume constant quelle que soit la pression exercée. Cette propriété est essentielle dans de nombreuses applications pratiques, notamment en hydraulique. La formule de continuité pour ces fluides stipule que le débit volumique reste constant le long d'une conduite. En revanche, les fluides compressibles comme l'air peuvent voir leur volume varier sous l'effet de la pression, ce qui complexifie leur étude.
L'équation de continuité est un principe fondamental qui découle de la conservation de la masse. Elle établit que pour un fluide en écoulement stationnaire, le produit de la section par la vitesse reste constant. Cette relation mathématique s'exprime par ρ₁S₁v₁ = ρ₂S₂v₂, où ρ représente la masse volumique, S la section et v la vitesse. Pour les fluides incompressibles, cette équation se simplifie car ρ reste constant. La pression d'un fluide joue également un rôle crucial dans son comportement. Elle se définit comme la force par unité de surface exercée perpendiculairement à cette surface, et s'exprime en Pascal (Pa). Dans le cas des gaz compressibles, la relation entre pression et volume suit la loi des gaz parfaits, tandis que pour les liquides, considérés comme incompressibles, la pression se transmet intégralement dans toutes les directions selon le principe de Pascal.
Ces concepts fondamentaux permettent de comprendre et de prédire le comportement des fluides dans diverses situations, des écoulements dans les conduites aux phénomènes atmosphériques. La maîtrise de ces principes est essentielle pour les applications en ingénierie, que ce soit dans la conception de systèmes hydrauliques, l'aérodynamique ou les processus industriels.