George Gabriel Stokes
George Gabriel Stokes (1819-1903) était un mathématicien et physicien irlandais, né à Skreen dans le comté de Sligo, en Irlande, et décédé à Cambridge, en Angleterre. Il est principalement connu pour ses contributions significatives dans plusieurs domaines scientifiques, notamment la mécanique des fluides, l'optique et la gravimétrie.
*Mécanique des Fluides :
Stokes a établi les équations fondamentales de la mécanique des fluides, indépendamment de Henri Navier. Sa loi de viscosité, qui porte son nom, décrit le mouvement d'une petite sphère dans un fluide visqueux, comme par exemple la chute des gouttes de pluie.
*Optique :
ll a effectué des recherches importantes sur la diffraction, la polarisation et la fluorescence. Il a inventé le terme "fluorescence" en 1852 et a montré que le quartz est transparent à l'ultraviolet.
*Gravimétrie :
Stokes a développé une formule permettant de calculer la différence entre le géoïde et l'ellipsoïde en utilisant les anomalies de la pesanteur.
Stokes a été nommé Lucasian Professor of Mathematics à l'Université de Cambridge en 1849. Il a également occupé le poste de secrétaire de la Royal Society de 1854 à 1884, puis en a été le président de 1885 à 1890.
En 1893, il a reçu la médaille Copley de la Royal Society.
En 1902-1903, il a servi comme Master de Pembroke College à Cambridge.
Les principaux travaux de George Gabriel Stokes en hydrodynamique incluent :
*Équations de Navier-Stokes :
Bien que les équations de Navier-Stokes soient souvent associées à Henri Navier, Stokes a contribué à leur forme définitive en 1845.
Ces équations décrivent le mouvement des fluides newtoniens et sont fondamentales en mécanique des fluides.
*Écoulement de Stokes :
Stokes a également travaillé sur l'écoulement de fluides à faible nombre de Reynolds, où la viscosité domine l'inertie.
L'équation de Stokes est une simplification des équations de Navier-Stokes pour ce type d'écoulement, permettant de modéliser des phénomènes comme la décantation de particules dans les liquides ou les gaz.
*Loi de Stokes pour la traînée :
Stokes a établi une loi qui décrit la force de traînée exercée sur une sphère se déplaçant dans un fluide visqueux.
Cette loi est cruciale pour comprendre le mouvement de particules dans les fluides et est utilisée dans divers domaines, notamment la météorologie et l'ingénierie chimique.
Ces contributions ont été essentielles pour comprendre et modéliser le comportement des fluides dans divers contextes physiques et techniques.
L'équation de Stokes est principalement applicable aux fluides newtoniens incompressibles à faible nombre de Reynolds, où la viscosité domine l'inertie.
Les types de fluides les plus affectés par cette équation incluent :
*Fluides newtoniens :
Ces fluides ont une relation linéaire entre le tenseur des contraintes visqueuses et le tenseur des taux de déformation.
Exemples incluent l'eau et l'air, qui suivent cette relation dans de nombreuses conditions.
*Fluides à faible vitesse :
Les fluides qui se déplacent à des vitesses faibles, comme dans les écoulements laminaires, sont bien décrits par l'équation de Stokes.
Cela inclut des situations où les particules se déplacent lentement dans un fluide, comme la décantation de particules dans un liquide.
*Fluides visqueux :
Bien que l'équation de Stokes soit simplifiée pour des fluides à faible viscosité relative, elle est particulièrement utile pour comprendre le comportement de fluides visqueux à faible nombre de Reynolds, où la viscosité joue un rôle prépondérant.
Ces fluides et situations sont couramment rencontrés dans divers domaines, tels que la météorologie (pour les précipitations), l'ingénierie chimique (pour la décantation), et la biologie (pour le mouvement des cellules dans des fluides biologiques).