Biophysique de la Circulation: Statique des Fluides

Biophysique de la Circulation : La Statique des Fluides

• Le chapitre porte sur la biophysique de la circulation, en particulier la statique des fluides.
• La connaissance de la circulation sanguine fournit des informations précieuses sur les fonctions vitales.
• Il est nécessaire de comprendre la statique et la dynamique des fluides parfaits incompressibles, la dynamique des fluides réels, l'élasticité des vaisseaux sanguins et l'activité électrique du cœur.

Définition d'un Fluide

• Un fluide, contrairement à un solide, n'a pas de forme propre et prend la forme du récipient qui le contient.
• Les liquides sont compacts mais désordonnés et occupent un volume limité par une surface libre.
• Les gaz sont dispersés, désordonnés et se diffusent dans tout l'espace disponible.
• Les fluides peuvent être soumis à des frottements internes (viscosité) lors de leur écoulement, générant de la chaleur (fluides réels).
• Les fluides parfaits peuvent s'écouler indéfiniment sans dégager de chaleur.
• La viscosité est due au frottement et est nulle pour les fluides parfaits.

Masse volumique et densité

• La masse volumique (ρ) est définie comme la masse par unité de volume (kg/m³).
• La densité est le rapport de la masse volumique d'un liquide à celle de l'eau.
• La densité de l'eau est de 1 g/cm³.
• Le poids volumique (W/V) est égal à ρ.g, exprimé en N/m³.

La Statique des Fluides

• Un fluide en équilibre conserve la même position de ses points matériels au cours du temps.
• La statique des fluides étudie les fluides en équilibre ; pour un liquide, on parle d'hydrostatique.
• Un fluide parfait est dépourvu de viscosité et est incompressible si son volume ne dépend pas de la pression.
• Pour simplifier l'étude, on considère souvent les liquides incompressibles et isothermes, avec une masse volumique uniforme.
• La pression (P) en un point M d'un liquide est le rapport de la force (dF) exercée sur une surface (dS) placée en M par l'aire de cette surface.
• La pression est la force exercée normalement sur une paroi unitaire.
• Le liquide contenu dans un récipient est en équilibre.
• Les forces de pression s'exercent perpendiculairement aux surfaces des récipients qui les contiennent.
• Dans le système international (S.I.), la pression s'exprime en pascal (Pa), où 1 Pa = 1 N/m².

Variation de Pression avec l'Altitude : Loi de Pascal

• La loi de Pascal décrit la variation de pression dans un liquide au repos en fonction de la profondeur.
• La différence de pression entre deux points A et B séparés par une hauteur h est donnée par ΔP = - ρgh.
• Les unités de pression incluent le pascal (Pa) ou N.m-2, le bar (1 bar = 105 Pa), l'atmosphère (1 atm = 1,013 bar), le millimètre de mercure (1 mm Hg = 133,3 Pa) et le centimètre d'eau (1 cm d'eau ≈ 98 Pa).

Théorème d'Archimède

• Tout corps solide immergé dans un liquide au repos subit une force appelée poussée d'Archimède (π).
• La poussée d'Archimède est égale et opposée au poids du volume de liquide déplacé.
• La poussée d'Archimède se calcule par : π = ρVg

Pressions Physiologiques

• La pression artérielle varie périodiquement avec chaque pulsation cardiaque et doit être mesurée chez un sujet couché pour éliminer l'effet de l'altitude.
• La surpression artérielle représente la différence entre la pression intérieure et extérieure du vaisseau.
• La pression artérielle maximale (systolique) est d'environ 130 mm Hg (17 KPa), et la minimale (diastolique) est d'environ 80 mm Hg (10 KPa).
• La pression artérielle moyenne est d'environ 100 mm Hg (13 KPa).
• Chez un sujet allongé, la pression artérielle est la même en tout point de la circulation.
• La pression veineuse se mesure au pli du coude chez un patient couché et ne doit pas dépasser 10 cm d'eau (1 kPa).
• Chez un sujet debout, la pression veineuse est pratiquement nulle dans l'oreillette droite, négative (-5 kPa) au niveau de la tête, et de 13 kPa au niveau du pied.