La loi de Stokes

Considérons un objet se déplaçant à travers un fluide. Les couches de fluide près de l’objet sont entraînées avec lui et subissent une vitesse relative, ce qui entraîne une force visqueuse sur l’objet. La force visqueuse dépend de la forme, de la taille, de la vitesse et des propriétés du fluide de l'objet.

Pour un corps sphérique se déplaçant à l'intérieur d'un fluide, la force visqueuse est proportionnelle au rayon, à la vitesse et à la viscosité du fluide de la sphère.

En résolvant l’équation de manière dimensionnelle, on obtient la dépendance de la force visqueuse sur ces paramètres. L'expression obtenue est la loi de Stokes, indiquant que la force visqueuse est directement proportionnelle à la vitesse de l'objet.

Si une sphère est lâchée à travers un fluide, le poids de l'objet la tire vers le bas, tandis que les forces visqueuses et flottantes agissent vers le haut.

Lorsque la vitesse augmente en raison de l’accélération, la force visqueuse augmente. Lorsque la force visqueuse équilibre le poids et la flottabilité, la sphère tombe à vitesse constante, appelée vitesse terminale.

Pour un liquide très visqueux, la vitesse terminale peut être mesurée expérimentalement. Ensuite, en utilisant la loi de Stokes, la viscosité peut être obtenue.