Aéronautique

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Caractérisation • SI Je veux serrer un fécrou d’une roue de voiture je dois exercer sur lui un moment de force • Si je fais avec un doigt c’est très dur • SI Je fait avec une clé c’est plus facile • Plus le manche de la clé est long et plus c’est facile caractérisation • J’exerce le moment utile sur l’écrou en exerçant une force sur le manche de l’outil • Plus le manche est long et moins la force est grande • UN MOMENT SE CARACTERISE PAR UN

PRODUIT: l’intensité de la force x distance de la force à l’axe de rotation (la longueur du manche) ET UN SENS DE ROTATION (donné par la direction de la force) • L’axe autour duquel on fait tourner • Le moment est positif s’il fait tourner dans le sens contraire des aiguilles d’une montre négatif dans l’autre cas (convention) Conseil • Si j’arrive pas à dévisser l’écrou de la roue de la voiture je met une rallonge au manche de la clé. Calcul avec plusieurs moments • Autour d’un même axe le 3 CHARGE DE LA BROUEITE? EN FAIT JE LA FAIS TOURNER AUTOUR DE L’AXE

DE LA ROUE la charge

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soulevée génère un moment, il est égal à cette charge multiplié par sa distance à l’axe de la roue. Il me faut donc exercer un moment plus important , de sens inverse si je veux soulever la charge En tirant sur les poignées je suis plus loin de l’axe de la roue donc j ai besoin d’une force bien inférieur à la charge CQFD vive l’inventeur de la brouette Equilibre • Un corps soumis à des forces et des moments de force à tendance à se déplacer dans le sens de la résultante des forces et à tourner dans sens de la résultante des moments. Il est en équilibre s’il ne se déplace pas (ou que sa vitesse ne change pas) et qu’il ne tourne pas ( ou que sa vitesse de rotation ne change pas) Equilibre stable/instable • J’écarte le corps de sa position il y revient tout seul sous l’effet des forces et des moments, l’équilibre est stable • J’écarte le corps de sa position il la quitte définitivement sous l’effet des forces et moments • EXPERIENCE (pendule ou 4 faire changer de direction par exemple tourner à droite, il me faut exercer une force sur l’avion. Dans quel sens? Quand un avion est en vol stabilisé orizontal quelle est la valeur de la résultante des forces? • Et s’il descend? • Et s’il monte ? Questions • Lorsque je porte un cabas a bout de bras, rien ne bouge et pourtant c’est lourd! Je dois exercer une force! Pourquoi? • Je sens bien le poids d’une table, il faut une force pour la soulever. Et quand elle repose sur le sol elle bouge pas donc la résultante des forces est nulle, où est passé le poids? Equilibre des forces: Mg= Fzaile + Fz prof Portance = Fzaile+Fzprof Equilibre des moments: Ax Fzaile+ B x Fzprof=O Fz aile Fz prof doit être négatif !

S vion et comment peut-on le diriger? • Question essentielle du 19ème siècle: Un objet plus lourd que l’air peut-il voler? • Il faut créer une force ascensionnelle qu’on appellera portance • Cette portance se conçoit de manière expérimentale (main dans le vent) • La main dans le vent n’est pas stable. Les feuilles non plus, elles tourbillonnent et retombent • Il faut stabiliser l’objet, c’est ce qui permet la portance ! Voler? Planer? Se diriger La sustentation au sens être capable de rester en l’air se déplacer volontairement, s’élever ou descendre suppose n échange d’énergie.

Pour s’élever il faut fournir une énergie au moins égale à la variation d’énergie potentielle due à Pélévation. Pour se déplacer il faut fournir une énergie au moins égale au travail des forces de résistance à l’avancement Ces énergies peuvent être apportée localement et en temps limité par les masses d’air traversées déplacer il est nécessaire de contrer les forces qui sy opposent (frottement, forces hydrauliques ou aérodynamiques). Tout déplacement est un travail qui consomme de l’énergie. Un aérostat ne se déplace pas si on ne fourni as de l’énergie.

Cela ne nécessite pas nécessairement un moteur et du carburant. Caérostat peur récupérer de l’énergie en descendant (diminution de son énergie potentielle), c’est le cas d’un avion qui plane. Dans le cas d’un ballon qui se déplace ou d’un planeur qui s’élève ce sont les masses d’air en mouvement, vent ou ascendance qui apportent l’énergie indispensable. Force et moment aérodynamique • Tous corps mis en mouvement dans l’air ou mis dans de l’air en mouvement ( désigné ici par vent relatif) est soumis à une force et un moment aérodynamique. Il n’y a pas de différence , pour ce qui est des forces et moments aérodynamique si le corps est en mouvement dans rair (avion, ULM) ou s’il est fixe dans de l’air en mouvement (soufflerie par exemple) La portance et la trainée experlence • Une simple plaque plane dans le vent est génératrice de portance (fait expérimental simple cette plaque hors de la portière d’une voiture qui se déplace) pour peu que son plan fasse un an le avec le vecteur vitesse du véhicule. aérodynamique) La portance et la traînée expérience • La décomposition en trainée et portance est pistémologique.

Il fallait une force pour « porter » aéronef (force verticale) pour un aéronef qui se déplace horizontalement. Celle qui le retient est à « trainer ».. Mais si on pense à un parachutiste c’est la traînée qui le maintien à une vitesse de chute raisonnable pour comprendre un peu mieux et toujours dans le cas d’une plaque plane • Bernoulli nous dit qu’une plaque plane opposée au vent va être l’objet d’une pression égale à 1/2. p. V2 (V est la vitesse du vent et. p la masse spécifique de l’air • Et en conséquence soumise à une force égale à: 1/2. p. s. V2. s étant la surface frontale) Cette force peut être décomposée en 2 forces , une parallèle au vent (la traînée) une perpendiculaire au vent (la portance). Ces deux forces sont proportionnelles à p, s et au carré de la vitesse Sémantique, référentiels et portance • La portance de par son nom devrait être opposée au poids •