Aile ne manque pas d'air
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Présentation de l'expérience
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.
Matériel
- 1x tréteau
- 1x feuille de papier A4 (inférieur à 80g/m2)
- 6x clous
- 1x bobine de fil de pêche
- 2x grandes pailles (15cm environ)
- 1x ventilateur
- 1x bâton de colle
- 1x perforeuse à papier
L'expérience
La manipulation
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.
- Aligner et coller les deux bords afin d'obtenir un dessous d'aile plat et un dessus bombé.
- Perforer chaque coté de l'aile au niveau du sommet de la partie bombée.
- Placer les pailles dans les trous. Elles serviront de guide.
Réalisation du porte aile :
- Placer l'aile sur le haut du tréteau et marquer l'espacement entre les deux pailles.
- Procéder de la même façon pour le bas de manière à former un rectangle avec les marques du haut.
- Pointer les clous sur les marques.
- Couper deux fils de pèche de longueur suffisante pour les tendre de part et d'autre du tréteau.
- Faire des boucles à chaques extrémités des fils.
- Fixer les fils au clous du haut et les passer dans les pailles.
- Tendre les fils grâce aux clous restants
Note : les fils doivent être parfaitement parallèles et tendus afin de limiter les frottements avec les pailles.
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
De manière simple
La forme de l’aile, du fait qu’elle est 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 trainée 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 trainée. 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.
Expériences sur Wikidébrouillard
Autres expériences
Le site de la NASA présente une simulation de la portance. NASA
Applications : liens avec le quotidien
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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