3) Aérodynamisme

 

  Tout le monde s’est déjà demandé comment un oiseau est capable de voler, c’est à quoi nous allons essayer de répondre.

 

Dès le XVIIIe siècle, les chercheurs, tels que Bernoulli, se sont penchés sur le mécanisme du vol, pour cela, de nombreuses recherches ont été effectuées pour comprendre l’aérodynamisme.

 

 

L’aérodynamisme est l’étude des forces exercées par l’air sur un objet, dans notre cas un oiseau. C’est une branche de la dynamique des fluides qui s’intéresse aux écoulements d’air.

 

Intéressons nous premièrement à la forme de l’aile.

 

 

ailesforces.jpg VR : Vent Relatif

Profil d’une aile d’oiseau

 

 

Tout d’abord, l’aile a une forme incurvée, les bords d’attaques arrondis et les bords de fuite effilés. Grâce à ce profil aérodynamique, l’oiseau peut fendre l’air et faciliter les écoulements d’air en inclinant plus ou moins l’aile. De plus, il permet d’éviter la formation de tourbillons sur l’extrados (dos de l’aile).  Lorsque l’air arrive face à l’aile, il se divise : le flux d’air passant sur l’extrados a une distance plus longue à parcourir que le flux d’air passant sur l’intrados durant la même durée, il a donc une vitesse plus élevée. Or d’après la loi de Bernoulli : plus un fluide a une vitesse élevée, plus la pression diminue. Sur l’extrados se forme donc une dépression et une surpression sur l’intrados. Ainsi ces deux phénomènes se compensent.

 

 

Plusieurs forces s’exercent sur l’oiseau en vol :  

 

 

  •  La portance : c’est la force qui représente la dépression, elle tend à faire monter l’oiseau. La portance s’oppose au poids. Sa formule est :

 

formuleportance.jpg ρ : la masse volumique de l’air   

S : la surface alaire                    

 V : la vitesse de l’oiseau

                                          Cz : le coefficient de portance

 


  •  Le poids : c’est la force qui s’oppose à la portance, elle tend à faire tomber l’oiseau.

 

A une vitesse constante, la portance équilibre la force exercée par le poids. De plus, en vol horizontal, ces deux forces s’exercent verticalement sur l’oiseau.

 

  •  La trainée : on l’appelle aussi « résistance à l’avancement ». C’est la force qui s’oppose au mouvement de l’oiseau, dans le sens opposé à sa vitesse relative. Elle est contraire à la poussée. Sa formule est :

 

formuletrainee.jpg ρ : la masse volumique de l’air    

S : la surface alaire              

 V : la vitesse de l’oiseau

                                           Cx : le coefficient de trainée 

      

       

  •  La poussée ou traction : c’est la force qui permet à l’oiseau de se déplacer.

 

        A une vitesse constante, en vol horizontal, la poussée équilibre la trainée et ces deux forces s’exercent horizontalement sur l’oiseau.

 

        L’angle formé entre l’aile et le vent relatif est l’angle d’incidence. Plus il augmente, plus la portance augmente.

 

repartitiondesforcesjpg.jpg


Représentation des forces s’exerçant sur une aile


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