B) Poids/Portance

Nous allons mettre en évidence dans un premier temps, le poids et la portance.

Le poids P est une force qui résulte de la gravitation universelle découverte par Isaac Newton et qui est dirigée vers le centre de la Terre. Elle s'applique au centre de gravité de l'avion.

C'est une force qui agit sur la masse totale de l'avion.

Les caractéristiques de la force du poids sont:

Direction: verticale

Sens: vers le centre de la Terre

Point d'application: centre de gravité de l'avion

Norme: P=m.g

Avec:

P : en Newton (N)

m: en kg, masse de l'avion

g: constante gravitationnelle sur Terre (9.8 N/kg)

 

La portance Rz est une force qui permet à un avion de s'élever et de se maintenir en altitude. Elle est créée par le vent relatif (vent subit par un objet en mouvement), plus précisément l'écoulement de l'air sur les surfaces de l'aile.

Pour cela, nous allons donc parler du profil de l'aile d'un avion.

   

 

 

 

 

L'air aborde le profil par le bord d'attaque et le quitte par le bord de fuite. La partie supérieure du profil est appelée extrados et la partie inférieure intrados. Le segment qui joint le bord d'attaque et le bord de fuite est appelé corde.

 

Dans ces vidéo (liens ci-dessous)

 

On peut voir une aile symétrique qui ne vole pas. 

 

https://www.youtube.com/watch?v=oB28aMhex98&feature=youtu.be

 

Avec une aile asymétrique, on voit que grâce à la différence entre l'extrados et l'intrados, elle peut voler.

https://www.youtube.com/watch?v=JzbP5VS9Gdg&feature=youtu.be

Matériel utilisé pour notre expérience:

Deux feuilles de papier, quatre potences, un sèche-cheveux, du fil, une caméra, du scotch, une paire de ciseaux et un crayon.

 

Grâce à ce profil d'aile, l'air est obligé de faire un plus long trajet, il doit donc circuler plus rapidement le long de l'extrados. Ceci entraîne une dépression sur la face de l'extrados, on appelle cela la loi de Bernouilli. Mais l'air de la face inférieure de l'aile crée une surpression sur cette face.

La conséquence de cette différence de pression permet à l'avion de s'élever: c'est la portance.

La portance Rz résulte de la pénétration de l'aile dans l'air.

Les caractéristiques de la force de Portance sont:

Direction: verticale

Sens: Vers le haut

Point d'application: Sur la partie supérieure des ailes

Norme: Rz=½S×ρ×ν2×Cz

Avec:

Rz: force en Newton

S: surface de l'aile, en m²

ρ: pression de l'air ambiant, en kg/m³

v: vitesse, en m/s

Cz: le coefficient de portance sans unité