Aile ne manque pas d'air

Tout le monde est déjà resté contempler des oiseaux ou des avions en se demandant comment ils peuvent voler. Tout ceci n’est pas de la magie, mais bien sûr un phénomène physique. Découvrons ici le principe à l’aide d’un modèle d’aile en papier.

Difficulté

Technical Technique

Durée

30 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Mécanique

Youtube

• Matériel et outils

Ventilateur

Un ventilateur est un appareil destiné, comme son nom l'indique, à créer un vent artificiel, un courant d'air1. Les premiers ventilateurs étaient mus par la force humaine ou animale. De grands ventilateurs centrifuges ont été mus par des machines à vapeur, puis électriques (par exemple pour l'aérage des galeries de mines souterraines). Dorénavant les ventilateurs sont mus par un moteur électrique qui entraîne une hélice ou une turbine.

Ventilateur

Feuille papier 80g

Feuille de papier type imprimante 80g

Feuille papier 80g

Colle

Colle

Colle

Perforatrice à papier

Perforatrice à papier

Perforatrice à papier

Paille

Une paille, ou chalumeau, est un tube léger, généralement fait en plastique, dont on se sert pour aspirer, et le plus souvent boire, un liquide.

Paille

Tréteau

Sert comme support

Tréteau

Étape 1 - Réalisation du profil de l'aile :

- Plier la feuille en deux dans le sens de la longueur en laissant un demi centimètre de décalage entre les deux bords de la feuille.

Étape 2 - Aligner

- Aligner et coller les deux bords afin d'obtenir un dessous d'aile plat et un dessus bombé.

Étape 3 - Perforer

- Perforer chaque côté de l'aile au niveau du sommet de la partie bombée.

Étape 4 - Placer

- Placer les pailles dans les trous. Elles serviront de guide.

Étape 5 - Réalisation du porte aile :

- Placer l'aile sur le haut du tréteau et marquer l'espacement entre les deux pailles.

Étape 6 - Procéder

- Procéder de la même façon pour le bas de manière à former un rectangle avec les marques du haut.

Étape 7 - Pointer

- Pointer les clous sur les marques.

Étape 8 - Couper

- Couper deux fils de pêche de longueur suffisante pour les tendre de part et d'autre du tréteau.

Étape 9 - Faire

- Faire des boucles à chaque extrémité des fils.

Étape 10 - Fixer

- Fixer les fils aux clous du haut et les passer dans les pailles.

Étape 11 - Tendre

- Tendre les fils grâce aux clous restants.

Note : les fils doivent être parfaitement parallèles et tendus afin de limiter les frottements avec les pailles.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

L’air fourni par le ventilateur fait monter notre aile en papier sur son rail, on observe le phénomène qui se produit sur les avions grâce à leurs ailes rigides.

Explications

La forme de l’aile, bombée en haut et plate en bas, fait que l’air met plus de temps à passer en haut de l’aile qu’en bas de celle-ci lors de la traversée. Cette différence fait que l’air est plus rapide en bas qu’en haut. L’air du bas exerce donc une force sur l’aile et la porte vers le haut, ce qui conduit à la montée de l’aile dans l’air et permet le vol.

Questions sans réponses

Comment le profil de l’aile influence-t-il le vol ?

Allons plus loin dans l'explication

On peut introduire les notions de portance et de traînée d’une aile d’un avion. Ces deux termes se rapportent à la mécanique des fluides et sont définis par différentes formules expliquées sur le site : Volez.net. On peut voir que la forme (le profil) de l’aile influe sur le phénomène de vol. De même sa superficie, en augmentant, augmente les coefficients de portance et de traînée. On le voit concrètement car les avions ont de grandes ailes tandis que les oiseaux en ont des plus petites du fait de leur poids qui est totalement différent.

Applications : dans la vie de tous les jours

Cette expérience explique comment volent les avions. De la même façon elle explique le fait de mettre des ailerons sur une voiture de course pour qu'elle colle bien à la route.

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Le site de la NASA présente une simulation de la portance. NASA

Dernière modification 15/10/2019 par user:Pierreb.

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