Mon avion suspendu à l'effet Venturi

Montrer comment le vent relatif permet aux ailes d'un avion de le porter

Difficulté

Easy Facile

Durée

15 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Mécanique, Physique

air, vol, pression, vitesse, avion, aile Mon_avion_suspendu_l_effet_Venturi_20200427_141449.jpg

Introduction

Tu te demandes sûrement comment les avions, planeurs et oiseaux volent... Eh bien il est porté par ses ailes. Mais est-ce qu'il vole à l'arrêt ? As-tu déjà vu un avion voler sans se déplacer ?

Pour qu'un avion vole il faut que de l'air s'écoule sur ses ailes. Et un bon moyen de faire écouler de l'air sur ses ailes est de le faire avancer. La vitesse crée un vent relatif, le même que celui que tu sens quand tu passes ta main par la fenêtre de la voiture quand elle roule.

Cette expérience va te permettre de constater que le vent relatif permet de soulever l'aile de l'avion (c'est a dire de lui appliquer une force dirigée vers le haut que l'on appelle portance)

Youtube

• Matériel et outils
• Fichiers

Règle

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Au sens matériel, une règle est un instrument de mesure gradué à arêtes rectilignes servant à tracer des traits droits ou à mesurer des longueurs.

Règle

Ciseaux

Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.

Ciseaux

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

Papier blanc à dessin 224 g par m2

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Papier blanc épais à fort grammage, type "Canson"

Papier blanc à dessin 224 g par m2

Scotch

Scotch transparent

Scotch

Stylo

Le stylo est un instrument, généralement de forme allongée facilitant sa préhension, qui sert à écrire ou à dessiner. Ayant l'avantage de posséder son propre réservoir d'encre, il a progressivement remplacé le porte-plume. Le mot est attesté en Grande-Bretagne dès 1882 pour un instrument à pointe tubulaire mais ne fut utilisé en France au sens d'instrument d'écriture qu'à partir de 1907. Il ne figure cependant pas encore dans le Larousse élémentaire illustré de 1918. On parlait plus couramment à l'époque de « porte-plume réservoir », « plume à réservoir » ou « plume-réservoir », tandis que « stylographe » désignait le stylo à pointe tubulaire.

Stylo

Rassemble le matériel

Étape 1 - Rassemble le matériel

• Papier à dessin : Le papier ne doit pas être trop fin. un papier à dessin de 120g/m2 ou plus ou une fiche cartonnée de type Bristol fera parfaitement l'affaire
• Règle plate de 30cm
• Stylo
• Scotch
• Ciseaux
• Paille

Étape 2 - découpe une bande de papier

de la largeur de la règle et de 12 à 13cm de long

Étape 3 - Colle la bande de papier sur la règle

- scotche la bande de papier au bout de la règle

- replie la bande de papier sur la règle

- donne à la feuille de papier une forme bombée

- fixe l’extrémité droite bien à plat sur la règle à l'aide d'une bande de scotch perpendiculaire à la règle

Étape 4 - L'expérience

- pose la règle perpendiculairement sur le stylo

- trouve le point d'équilibre = la position où la règle ne sais pas si elle doit pencher à droite ou à gauche

- déplace très légèrement la règle vers la gauche afin qu'elle bascule du côté de la bande de papier

- mets-toi dans la prolongement de la règle et souffle à travers une paille vers le haut de la bande de papier

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Contrairement à ce que tu imagines, la règle se soulève du côté où il y a la bande de papier.

Si on considère que la feuille de papier représente la partie supérieure d'une aile d'avion(l'extrados) et que l'air soufflé à l'aide de la paille représente le vent relatif, on voit que le vent relatif qui passe sur le dessus de l'aide d'avion à tendance à porter celle-ci.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Pour que l'expérience démontre bien de fonctionnement; il faut que l'extrémité de la paille soit au niveau ou au delà du stylo que sinon on pourrait penser que le souffle appuie sur l'autre côté de la règle.

Il faut aussi être très proche du point d’équilibre de la règle sur le stylo. Sinon tu n'auras pas assez de souffle pour faire basculer le règle.

Si tu souffles trop du haut vers le bas, ça ne fonctionnera pas. Il faut que ta paille soit presque horizontale (comme le vent relatif à un avion quand il vole)

Explications

L'effet Venturi, du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi, est le nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où il y a formation d'une dépression dans une zone où les particules de fluides sont accélérées.

Dans notre expérience, l'air soufflé à l'aide de la paille a moins de place pour passer quand il rencontre la bosse représentée par la feuille de papier. Il est coincé entre la feuille de papier et l'épaisse couche d’atmosphère qui est au dessus de nous. Il en résulte que pour que l'air passe quand même avec le même débit, chaque particule d'air est accélérée en passant au dessus de la bosse, et donc, selon l'effet venturi, la pression de l'air baisse au dessus de la bosse, c'est à dire que l'air appuie moins sur le dessus de la bosse.

Applications : dans la vie de tous les jours

Dans les zones montagneuses, l'effet Venturi est fréquemment présent. Quand l'air à proximité de la surface du terrain, en circulation globalement horizontale, rencontre une montagne (ou tout terrain surélevé), il est obligé, pour franchir cet obstacle, de passer par-dessus s'il ne peut pas passer sur les côtés. Le poids des couches d'air supérieures, non perturbées dans leur déplacement par l'obstacle, et le caractère local de cet obstacle, l'air se retrouve dès lors accéléré de manière à conserver le même débit qu'avant (quantité d'air passant par un point en 1 seconde).

C'est pour cette raison que le vent au sommet des montagnes est toujours plus important que celui à leur base.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Comprendre le phénomène le plus important qui permet aux avions de voler.

Sources et ressources

https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Venturi

Dernière modification 29/04/2020 par user:E.gohier.

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