La mécanique des fluides est une branche de la physique qui concerne l’étude des fluides et de la manière dont ils interagissent avec les forces. Les liquides et les gaz sont considérés comme des fluides aux fins de cette branche de la science. Souvent, le domaine de la mécanique des fluides est divisé en deux domaines d’études plus spécifiques. Il s’agit de la statique des fluides et de la dynamique des fluides, qui concernent respectivement les fluides au repos et les fluides en mouvement. La mécanique des fluides peut impliquer des mathématiques très complexes, et l’aide des ordinateurs modernes a considérablement amélioré cette science.
Les racines chronologiques de la mécanique des fluides remontent au moins aux anciens Grecs. Le physicien et inventeur grec Archimède est l’auteur de certaines des premières études connues concernant la statique des fluides, y compris la propriété de flottabilité. Les philosophes persans de la période médiévale ont associé ces travaux anciens à leurs propres études sur la dynamique des fluides qui ont agi comme un précurseur de la dynamique des fluides moderne. Des personnages historiques aussi bien connus que Léonard de Vinci et Sir Isaac Newton, ainsi que d’autres, ont apporté des contributions notables à notre compréhension de la mécanique des fluides.
Chaque type de science commence par des hypothèses fondamentales qui régissent le cours de leur étude. La mécanique des fluides est généralement définie comme ayant trois prémisses ou hypothèses de base à sa racine. Le premier est la conservation de la masse, ce qui signifie que la masse ne peut être ni créée ni détruite spontanément, bien qu’elle puisse changer de forme. La deuxième hypothèse, la conservation de la quantité de mouvement, est quelque peu similaire. Cette loi stipule que la quantité de mouvement totale dans un système fermé est constante et ne peut pas apparaître ou disparaître spontanément.
La troisième hypothèse de base régissant la mécanique des fluides est ce qu’on appelle l’hypothèse du continu. C’est une façon de voir les fluides qui ne prend pas en compte la présence de molécules discrètes. Au lieu de cela, les propriétés d’un fluide sont supposées varier de manière continue d’un point à l’autre.
Parce qu’elle ignore la nature réelle des petites particules de matière, l’hypothèse du continu n’est qu’une approximation utilisée comme outil de calcul. Il peut en résulter une solution légèrement inexacte, mais aussi des solutions très précises dans des circonstances idéales. D’autres méthodes plus exactes existent, mais cette hypothèse est souvent très utile comme hypothèse préliminaire. Plusieurs fois, on peut également supposer qu’un fluide donné est incompressible, ce qui signifie qu’il ne peut pas être comprimé. Cela n’est vrai que pour les liquides, cependant, et non pour les gaz.