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Quelques<br />
Exemples de<br />
<strong>Biomimétisme</strong><br />
Définit par Janine Benyus en 1997, le<br />
<strong>Biomimétisme</strong> fait appel à l’adaptation<br />
des principes et stratégies des organismes<br />
vivants pour produire des services de<br />
manière durable et rendre les sociétés<br />
humaines compatible à la biosphère. Le<br />
terme apparait au deus des années 80,<br />
mais est popularise par biologiste et<br />
naturaliste Janine Benyus dans les année<br />
90. Dans l’ouvrage Innovation Inspired by<br />
Nature, elle propose d’utiliser les secrets<br />
de la nature pour que l’homme s’inspire<br />
pour concevoir des objets et des<br />
processus inspirés par la durabilité.<br />
L’Homme s’est toujours inspiré de la<br />
nature et continue à s’inspiré de la nature<br />
pour améliorer les sciences. Dès<br />
l’Antiquité on voit le <strong>Biomimétisme</strong> avec le<br />
conte de Daedalus et Icarus, où deux<br />
hommes grec inspiré par les oiseaux<br />
réussis à créer des ailes et à voler.<br />
Cette idée de voler réapparait pendant la<br />
Renaissance avec les inventions de<br />
Leonard de Vinci. Notamment ces essais<br />
sur l’orthoptère (Dommage qu’il supposait<br />
la densité de l’air égale à la densité de<br />
l’eau, sinon ces inventions auraient peutêtre<br />
fonctionner).<br />
Daedalus and Icarus, Canova<br />
1777-79<br />
Marbre, 200 x 95 x 97 cm<br />
Museo Correr, Venice<br />
Études d’ailes pour machine d’orthoptère,<br />
Leonard De Vinci c. 1485
Après des siècles d’observations et de<br />
développement des sciences grâce à la<br />
nature, arrivons à l’Age Moderne.<br />
1<br />
De nombreuses inventions et objets du<br />
quotidien sont les résultats du<br />
<strong>Biomimétisme</strong> appliqué et fonctionnel.<br />
Dès les années 70, le <strong>Biomimétisme</strong> devient<br />
un terme courant dans le monde<br />
d’innovations. De nouvelles inventions tels<br />
que : l’aiguille inspiré des moustiques, la colle<br />
inspirée par les moules, la tissue inspiré par la<br />
peau de gecko appelé gekskin, et en 2011 le<br />
TGV japonais inspiré par le Martin-pêcheur.<br />
2<br />
3<br />
1. Main de Gecko<br />
2. Cole et Moule<br />
3. Moustique et aiguille médicale<br />
4. TGV japonais et Martin-pêcheur<br />
XXème Siècle<br />
4
Dans quelle mesure peut-on appliquer<br />
le biomimétisme (1) pour encore<br />
améliorer l’aérodynamique(2) et<br />
l’hydrodynamique(3)?<br />
1. Technique scientifique qui consiste à étudier les différents processus qui permettent à la Nature<br />
de survivre et se développer pour les appliquer à l’Homme.<br />
2. Une branche de la dynamique des fluides qui porte principalement sur la compréhension et<br />
l’analyse des écoulements d’air ainsi que leurs effets éventuels sur des solides qui l’environnent.<br />
3. Branche de la dynamique des fluides par rapport à l’eau et les solides qui l’environnent.
Introduction<br />
Nous cherchons à utiliser les méthodes du biomimétisme(1)<br />
avec pour but l’innovation du vol personnel et de la nage à<br />
haute vitesse. C’est-à-dire s’inspirer de la nature et surtout de<br />
comment volent les oiseaux et comment nagent les poissons<br />
pour améliorer la technologie du transport individuel.<br />
Nous ferons des études de physique et de biologie avec pour<br />
thèmes les structures et les formes.
Sommaire<br />
I- Les principes physiques et<br />
mécaniques<br />
1. Physique<br />
A. L’Homme au repos et<br />
en action<br />
B. Distribution de la<br />
masse<br />
2. Mécanique des fluides<br />
A. Hydrodynamique<br />
B. Aérodynamique<br />
II- Une comparaison<br />
A. La Nage<br />
<br />
<br />
<br />
B. Le Vol<br />
<br />
<br />
L’homme<br />
Le Dauphin<br />
Le Requin<br />
Pour que l’homme vole<br />
Les différents types de vols<br />
III-<br />
Mise en pratique<br />
A. La nage inspirée par les dauphins<br />
B. Mesure de la Portance d’un aile<br />
d’avion<br />
Sources
I- Les principes physiques et mécaniques<br />
1. Physique<br />
A. L’Homme au Repos<br />
Voici deux sujets au repos. L’un homme,<br />
l’autre femme. Observons les différentes<br />
forces exercées sur nos sujets.<br />
La portance est due à la<br />
résistance d’un agent passif (le<br />
sol) sur nos sujets. Le poids est dû<br />
à l’effet de la gravité sur la<br />
masse que possèdent nos sujets.<br />
Comme ils ne sont pas en<br />
mouvement, il n’y a ni poussée<br />
exercée par nos sujets ni trainée<br />
exercée sur nos sujets par l’air qui<br />
les entourent (la trainée est<br />
négligeable dans ce cas)
Sauter<br />
B. L’Homme<br />
en Action
La seule trainée exercée sur nos sujets ici est due au frottement de l’air sur les habits<br />
et le corps de notre sujet. Si les sujets n’avaient pas d’habit ou de poils, la friction<br />
entre ceux-ci et l’air, étant à l’origine de la trainée, serait inférieure. La poussée est<br />
créée par l’énergie exercée par les muscles de nos sujets. La portance et le poids ne<br />
changent pas en revanche par rapport au sujet statique.<br />
Courir
C. Distribution de Masse<br />
Pour<br />
l’homme
Pour la<br />
femme
2. Mécanique des Fluides<br />
Fluide :<br />
Un milieu qui se déforme continuellement sous la<br />
force de cisaillement. Ceci est la raison pour<br />
laquelle l’on dit qu’un fluide s’écoule. Un fluide<br />
pend la forme de son récipient. Un ‘fluide’ est une<br />
substance qui permet aux éléments de se mettre<br />
en mouvement soit avec une liberté totale (fluides<br />
idéaux, dits non visqueux) ou une liberté restreinte<br />
(fluides réels, dits visqueux).<br />
En mécanique des fluides, on se concentre sur<br />
l’écoulement des fluides d’un point de vue<br />
macroscopique, c’est à dire le point de vue de<br />
milieux continues. Une particule de fluide est un<br />
élément de fluide qui est infinitésimal (infiniment<br />
petit) au la sen mathématique.<br />
Lorsqu’un solide est déformé, on peut dire que<br />
cette déformation est élastique si elle disparait<br />
avec la force et plastique si elle persiste.<br />
En revanche, un fluide réel, c’est-à-dire visqueux, se<br />
déforme continuellement dès qu’il est soumis à la<br />
moindre force de cisaillement. Le fluide s’écoule donc<br />
en résistant la déformation.<br />
Une force de cisaillement est une force tangentielle à<br />
la surface de l’élément fluide qui provoque un<br />
mouvement des couches voisines de fluide l’une par<br />
rapport à l’autre.<br />
Nous appelons un fluide parfait tout fluides (nonvisqueux)<br />
qui n’offre aucune résistance aux forces de<br />
cisaillements.<br />
On appelle un liquide un fluide pesant dont la masse<br />
volumique varie peu avec la pression ainsi qu’avec la<br />
température. Elle est ordinairement supposée<br />
invariable.<br />
La mécanique des fluides, au niveau<br />
macroscopique (de l’organisme) est fondée sur les<br />
mêmes principes de conservation que ceux de la<br />
mécanique (d’après Navier Stokes) :<br />
‣ Conservation de la masse<br />
‣ Conservation de la quantité de mouvement<br />
L’air et l’eau sont considérés des fluides<br />
newtoniens.<br />
Cela signifie que l’air et l’eau continuent de s’écouler<br />
quelque soient les forces extérieures qui agissent sur eux.<br />
Ainsi si nous agitons de l’eau à n’importe quelle vitesse,<br />
elle continue à s’écouler.
A. L’Hydrodynamique<br />
« Science du mouvement des liquides<br />
incompressibles et des résistances qu'ils<br />
opposent aux corps qui se meuvent par<br />
rapport à eux. », Larousse<br />
Le terme de “dynamique des fluide »<br />
représente l'étude du mouvement des fluides<br />
liquides ou gazeux, tels que l’air ou l’eau.<br />
Lorsque le fluide en question est l’eau on en<br />
appelle l'étude l’hydrodynamique.<br />
Il existe 2 types d’écoulements des fluides :<br />
les écoulements laminaires, qui sont linéaires<br />
et les écoulements turbulents, qui qui sont<br />
beaucoup moins réguliers.<br />
Dans un contexte expérimental<br />
Ainsi, afin d’aller plus vite, le nageur devra minimiser l’impact de ces résistance, il dispose de<br />
plusieurs méthodes :<br />
Afin de réduire le facteur de forme, le nageur devra s’allonger le plus possible dans l’eau,<br />
afin que la face frontale soit la plus petite possible (différentes nages peuvent accomplir<br />
ceci, de plus, les maillots dit “hydrodynamiques “ sont censés compresser le corps du nageur<br />
pour qu’il soit le plus longiligne possible)<br />
le nageur va former des vagues lorsqu’il nage, ce qui crée une résistance de vagues, (elle<br />
sont formées au niveau des bras et de jambes, ainsi, il est important que les pieds du<br />
nageur soient le plus proche de l’eau sans en sortir pour autant, créant moins de vagues)<br />
La dernière résistance est la traînée de frottement, elle est due au frottement de l’eau sur le<br />
corps du nageur, l'écoulement qui était laminaire devient turbulent, ce qui cree plus de<br />
frottements et le ralentit.<br />
Des matières telles que le polyuréthane sont utilisées afin de diminuer les frottements de l’eau. De plus, un<br />
matériau hydrophobe aidera l’eau à glisser sur la combinaison en repoussant l’eau (effet lotus).
Effet Lotus<br />
L’effet Lotus est un effet de superhydrophobie<br />
qu’on peut observer dans<br />
quelques insectes et près de 200 plantes.<br />
L’eau ne mouille pas la feuille et les gouttes<br />
sont même repoussés. Ceci fait que les<br />
gouttes d’eau sont en formes sphériques<br />
quand elles sont sur la feuille et la plante<br />
est protégée de l’eau.<br />
Plusieurs forces s'appliquent sur un nageur en mouvement dans<br />
l’eau, certaines forces peuvent le ralentir tandis que d’autres lui<br />
permettent d’avancer.<br />
C’est en jouant sur ces forces que les nageurs peuvent espérer<br />
aller plus vite.<br />
Par exemple, le nageur va rencontrer une résistance à<br />
l’avancement, force proportionnelle à la vitesse du nageur qui<br />
va le ralentir.<br />
Il existe trois facteurs à prendre en compte afin de minimiser<br />
les résistances :<br />
La vitesse de déplacement du nageur(V)<br />
La forme que va adapter le nageur (K)<br />
La surface que la nageur va opposer a l’avancement (S)<br />
Grace à ces trois valeurs, on peut alors calculer la valeur de la<br />
résistance que le nageur va rencontrer :<br />
R=K*S*V^2
Quid de l’air : La portance est ce qui pousse l’avion vers<br />
le ciel quand celui-ci vole. L’air vient frapper l’aile et<br />
rebondit dans la direction opposée à celle vers ou l’avion<br />
va (la surface de l’aile étant l’axe de symétrie) Les ailes<br />
d’oiseaux fonctionnent également de cette même manière.<br />
La forme de l’aile fait que la pression de l’air augmente<br />
sous l’aile la propulsant vers le haut (effet minimale), et<br />
augmente vers la borne d’attaque de l’aile. Ensuite elle<br />
diminue créant une vide entre les molécules d’air que doit<br />
remplir l’aile. La poussant ainsi vers le haut. Voilà un<br />
schéma explicatif :<br />
B. L’Aérodynamique<br />
Introduction :<br />
Pour des vents faibles :<br />
Vitesse rencontrée
Trajectoire<br />
La trajectoire :<br />
Poids<br />
La trajectoire est la courbe qui est formée par un<br />
ensemble de positions prises par un point lors de son<br />
mouvement. Cette notion est définie par un point est non<br />
par un objet parce que rien n’implique que ses différents<br />
points aient des trajectoires identiques. La trajectoire<br />
dépend toujours du référentiel choisi pour étudier son<br />
mouvement. Il faut donc toujours clarifier le référentiel<br />
par rapport à la trajectoire. En revanche, la trajectoire<br />
n’est qu’un paramètre du mouvement parce qu’elle peut<br />
être parcourue à des vitesses et à dans des sens<br />
différents. Il faut donc toujours préciser le sens et la<br />
vitesse du système de mouvement.<br />
Il y a cinq différents types de trajectoires :<br />
la trajectoire rectiligne, en forme de ligne droite,<br />
la trajectoire circulaire, en forme de cercle,<br />
la trajectoire elliptique, en forme d’ellipse,<br />
la trajectoire parabolique, en forme de parabole,<br />
et la trajectoire curviligne, ayant la forme d’une<br />
courbe quelconque.<br />
Poussée d’Archimède<br />
Le poids mesure une force d’attraction<br />
qu’exerce un astre sur un objet. Plus cette<br />
force d’attraction est grande, plus la masse<br />
de l’astre sera élevée. Cela signifie que le<br />
poids d’un objet peut varier dans l’univers et<br />
qu’il dépend de l’astre sur lequel il se trouve<br />
(ou de la proximité d’un astre). L’unité du<br />
poids est le Newton (N) puisque Newton est<br />
le premier à s’apercevoir que la Terre attire<br />
des objets vers elle.<br />
Sur Terre, cette attraction est en moyenne de<br />
9,81 m/s -2<br />
Equation du poids :<br />
P (N) = m (kg) x g (9,81m/s)<br />
Portance<br />
La portance est une force qui<br />
résulte de la différence de<br />
pression entre l’air qui s’écoule<br />
sur la face inférieur (intrados) et<br />
la face supérieur (extrados).<br />
La poussée d’Archimède est une force qui résulte du fait que<br />
le poids et la poussée soient proportionnels. Dans l’exemple<br />
ci-dessous, nous considérons qu’un cube est soumis à une<br />
force de pesanteur Fp, et plongé dans l’eau. Celui-ci subit une<br />
poussée d’Archimède dans la direction opposé à celle exercée<br />
par le poids. En fonction de la densité moyenne de cubes de<br />
même volume, la force Fp ne sera pas la même alors que la<br />
force Fa ne change pas. Le cube flottera si Fa>Fp mais<br />
coulera si Fa
II- Une Comparaison<br />
1. Le Nage<br />
A. L’Homme<br />
L’Homme n’est pas naturellement<br />
hydrodynamique. La plupart des mammifères<br />
ont des poils sur leurs peaux qui augmente la<br />
résistance. De plus, sa morphologie n’est pas<br />
adaptée à les nage. Les oreilles et les autres<br />
extrémités ajoutent de la résistance.<br />
B. Le Dauphin<br />
B/<br />
Le dauphin a une morphologie en forme de<br />
torpille et a un mouvement similaire à celui<br />
de la nage du papillon. Le dauphin a une<br />
peau très lisse et n’a pas de poils, même s’il<br />
est un mammifère. Ceci lui rend<br />
hydrodynamique et maximise sa vitesse. Un<br />
dauphin nage environ dix fois plus vite qu’un<br />
humain.<br />
C. Le Requin<br />
Le requin, comme le dauphin, est un très bon<br />
nageur. Sa morphologie adaptée à la nage fait<br />
qu’il est un des animaux les plus rapides dans<br />
l’eau. Son profil très effilé, ses écailles, et son<br />
manque de poils diminuent énormément la<br />
résistance.
2. Expérience de l’Aérodynamique<br />
A. Pour qu’un humain puisse voler<br />
Pour qu’un humain puisse voler, il faut que la portance et la poussée d’Archimède soient plus<br />
grandes que le poids. Pour qu’il y ait un vol stationnaire, il faut qu’il y ait une sustentation<br />
par réaction aérodynamique.<br />
Un oiseau comme un colibris peut faire ceci en battant ses ailes quatre-vingt fois par<br />
secondes. Mais puisque ceci n’est pas possible pour nous, nous allons nous concentrer sur<br />
l’aspect du décollage et de l’atterrissage.<br />
La propulsion est ce qui permet l’oiseau de se déplacer dans l’atmosphère selon une direction<br />
horizontal. La régulation ou l’équilibration est ce qui permet un oiseau de contrôler son vol.<br />
Donc, pour qu’un humain puisse voler, il faut que les forces résultantes équilibrent le poids.<br />
Quand un oiseau se déplace, l’air s’écoule moins vite au-dessus de l’aile qu’en dessous, qui<br />
résulte en la portance. Pour qui nous puissions voler, il faudra reproduire ce même effet.<br />
Les ailes elliptiques :<br />
On les retrouve chez les chauves-souris et les petits<br />
oiseaux de la forêt. Ces ailes permettent un haut degré<br />
de contrôle et de maniabilité dans des espaces confinés<br />
et minimise la traînée pour permettre une ascension et<br />
une descente rapide. Les fréquences des battements<br />
d’ailes sont généralement rapides. Les ailes<br />
elliptiques sont bien pour des virages serrés, des vols à<br />
faibles vitesses et des atterrissages et décollages<br />
fréquents.<br />
Les ailes à haute vitesse :<br />
On retrouve ce type d’ailes sur des hirondelles, les<br />
faucons, les oiseaux de rivages et certains canards. Les<br />
os sont relativement longs et les ailes se finissent en<br />
pointe pour permettre des vols à haute vitesse avec<br />
une petite traînée, et une conservation d’énergie.<br />
Puisque les ailes sont aussi très fines, elles doivent<br />
être battues pour des glissements courts et pour les<br />
descentes. Ce type d’aile est très efficace pour des<br />
vols à hautes vitesses mais ne peuvent pas garder un<br />
oiseau en l’air à une faible vitesse.
Des os creux<br />
Musculature et system nerveux qui permet a<br />
chaque plume de se déplacer<br />
indépendamment des autres pour que les flux<br />
d’aires passent entre les plumes pendant le<br />
battement en monter. Et l’inverse pendant<br />
les battements en descente créant la<br />
résistance et donc la pression.<br />
Vessie très petite afin d’allégir.<br />
C. Avantages d’êtres oiseaux<br />
B. Types de vol<br />
Les ailes à monte-charge :<br />
On retrouve ce type d’ailes sur les vautours, les condors<br />
et les faucons. Ce sont des ailes larges et relativement<br />
longues, qui permettent des décollages et des<br />
atterrissages dans des espaces relativement confinés.<br />
Elles permettent aussi une montée en altitude, un envol à<br />
faible vitesse, et des descentes lentes. La plupart de ces<br />
oiseaux sont des oiseaux terrestres avec une bonne<br />
manœuvrabilité qui est obligatoire pour pouvoir exploiter<br />
les courants d’air au-dessus du terrain.<br />
Les ailes de montée en altitude :<br />
On retrouve ce type d’ailes sur les vautours, les<br />
condors et les faucons. Ce sont des ailes larges et<br />
relativement longues, qui permettent des décollages et<br />
des atterrissages dans des espaces relativement<br />
confinés. Elles permettent aussi une montée en<br />
altitude, un envol à faible vitesse, et des descentes<br />
lentes. La plupart de ces oiseaux sont des oiseaux<br />
terrestres avec une bonne manœuvrabilité qui est<br />
obligatoire pour pouvoir outrepasser les courants d’air<br />
au-dessus du terrain.
III-<br />
Mis en pratique<br />
1. Nage inspiré de la dauphin<br />
De nos jours, plusieurs ingénieurs<br />
et scientifiques font des études<br />
afin d’appliquer le bio mimétisme<br />
pour améliorer l’hydrodynamique<br />
des nageurs en compétition.<br />
La combinaison LZR est une combinaison qui a été créée par Speedo en association avec la NASA.<br />
Cette combinaison est le fruit de recherches qui avaient pour but de fabriquer un maillot dont<br />
l’hydrodynamique était poussé jusqu'à son paroxysme. Cette combinaison ultralégère, ses composants<br />
les plus important sont des dérives du polyuréthane, un matériau souple et déformable mais qui va<br />
rester sur la peau du nageur afin de comprimer sont corps, de plus, la structure de ce maillot est<br />
censée imiter la structure de la peau du requin, améliorant ainsi drastiquement les performances.<br />
Elle a été interdite aux jeux olympiques cares record étaient battus trop facilement.<br />
La monopalme est inspiré du dauphin, elle imite sa<br />
nageoire caudale. Elle permet au nageur d’économiser<br />
énormément d’énergie tout en augmentant sa vitesse, ce<br />
qui la rend très utile. Les biplaces quant a elles sont<br />
inspirées des phoques.<br />
Les cellules de la peau du dauphin sécrètent une<br />
huile qui permet au requin d’aller plus vite en<br />
Les cellules de la peau du dauphin sécrètent réduisant une huile qui les permet frottements. au Théoriquement, en<br />
requin d’aller plus vite en réduisant les frottements. s’inspirant Théoriquement, de l’huile en produite par le dauphin,<br />
s’inspirant de l’huile produite par le dauphin, nous pensons qu’il qu’il serait serait possible de synthétiser<br />
possible de synthétiser une substance à appliquer une sur substance le corps du a appliquer nageur sur le corps du nageur<br />
afin de réduire les frottements.<br />
afin de réduire les frottements.<br />
L’objectif de cette expérience est d’évaluer<br />
quels types de vêtements sont les plus<br />
hydrodynamiques et d’augmenter ainsi les<br />
performances des athlètes en se<br />
rapprochant au maximum des avantages<br />
naturels des animaux aquatiques<br />
(particulièrement le dauphin).<br />
Les expériences auront pour but de mettre<br />
en lumière deux des avantages<br />
anatomiques du dauphin : Sa peau et sa<br />
queue.<br />
On va tester cela avec 3 participants :<br />
Bilal, Caroline, et Alexander<br />
Chaque participant va nager 50 yards (46<br />
m) chronométré dans un maillot de bain<br />
normal, et ensuite avec un maillot de bain<br />
plus hydrodynamique.<br />
On va aussi tester la nage avec et sans<br />
une mono palme.<br />
On va essayer plusieurs différents types<br />
de nages.
A. Expérience 1 :<br />
Dans un contexte expérimental<br />
Objectif 1 :<br />
Cette expérience a pour objectif de comparer la<br />
différence d’efficacité des matériaux et donc mettre<br />
en évidence les effets que produit la combinaison qui<br />
se rapproche de la peau du dauphin.<br />
Matériel requis 1 :<br />
piscine 25 yards de longueur.<br />
maillots de bains non<br />
compétitifs.<br />
maillots de bains compétitifs<br />
(on pourrait ajouter du nylon<br />
sur un non compétitif).<br />
chronomètre.<br />
participants: Bilal, Alex,<br />
Caroline<br />
Protocole:<br />
● Echauffement d’intensité minimale : 15 minutes.<br />
● 50 yards chronométré avec la combinaison non<br />
compétitive.<br />
● Temps de repos 5 minutes<br />
● 50 yards chronométré avec la combinaison en<br />
polyuréthane(effet lotus)
Sujet 1 avec short<br />
non hydrodynamique<br />
Sujet 1 sans short<br />
hydrodynamique<br />
Sujet 2 avec short<br />
non hydrodynamique<br />
Sujet 2 sans short<br />
hydrodynamique<br />
Résultats :<br />
25 yards Brasse Short normal Short hydrodynamique<br />
Sujet 1 18,18s 17,79s<br />
Sujet 2 20,85s 19,13s
B. Expérience 2 :<br />
Protocole 2 :<br />
● Echauffement simple.<br />
● 50 yards chronométré sans<br />
monopalme ou palme.<br />
● temps de repos 15 minutes<br />
● 50 yards chronométré avec<br />
monopalme ou palme.<br />
Objectif 2 :<br />
Cette expérience a pour objectif d’étudier les avantages<br />
anatomiques des dauphins et de voir si il est possible de<br />
les adapter à l’homme afin d’en améliorer ses performances.<br />
Matériel requis 2 :<br />
piscine 25 yards de longueur.<br />
palme ou mono palme<br />
chronomètre.<br />
participants: Bilal, Alex, Caroline<br />
(nage papillon?)1
Sujet 3 sans<br />
monopalme:<br />
Sujet 3 avec<br />
monopalme:<br />
Sujet 4 avec<br />
monopalme:<br />
Sujet 4 sans<br />
monopalme:<br />
Résultats :<br />
25 Yard Papillon Sans Monopalme Avec Monopalme<br />
Sujet 3 15,87s 11,23s<br />
Sujet 4 15,05s 11,98s<br />
Conclusion de l’Expérience de l’hydrodynamique :<br />
La vitesse change considérablement quand on introduit un autre aspect dans la<br />
nage des sujets. Pour la brasse, on a introduit un short hydrodynamique et pour<br />
le papillon on a introduit une monopalme pour améliorer les temps des sujets.<br />
Amélioration<br />
de temps<br />
Sujet 1 Sujet 2 Sujet 3 Sujet 4<br />
2,15% 8,25% 29,24% 20,40%<br />
On peut voir que le short hydrodynamique à améliorer les temps de 5,2% en<br />
moyenne et que la monopalme a améliorer les temps de 24,82% en moyenne.
2. Mesure de la<br />
portance d’une<br />
aile d’avion<br />
Nous cherchons à mesurer la portance de l’aile<br />
d’avion modèle dans les différentes conditions du vent.<br />
Matériels :<br />
o Aile d’avion<br />
modèle<br />
o Ventilateur<br />
o Anémomètre<br />
o Polystyrène<br />
o Bâtons<br />
o Colle<br />
o Une bouteille<br />
d’eau pour tout<br />
équilibrer<br />
o Une balance<br />
Protocole :<br />
Pour cette expérience il faudra tout d’abord monter l’aile d’avion<br />
modèle sur le polystyrène avec les deux bâtons à l’aide de la<br />
colle. En premier, il faut mesurer la vitesse du vent que le<br />
ventilateur émit en utilisant l’anémomètre. Ensuite, il faudra<br />
mesurer la masse de l’aile d’avion modèle sans avoir mis le<br />
ventilateur en marche avec l’aile d’angle de 0 degré. Après avoir<br />
fait ceci, il faudra mesurer la masse de l’aile du même angle<br />
avec le ventilateur en marche. Subséquemment, il sera nécessaire<br />
de répéter cette étape avec les angles +45 degrés et -45 degrés.<br />
Expérience
ce<br />
Mesures :<br />
0 ° +45° -45°<br />
Sans vent 1863g 1806g 1318g<br />
Avec vent 1844g 1774g 1380g<br />
Portance 19 32 -62<br />
Le vent que le ventilateur émit mesure 10 m/h ce qui est égal à 16,09 km/h.<br />
Conclusion :<br />
Nous pouvons voir d’après le tableau que<br />
la portance la plus grande est quand<br />
l’aile d’avion modèle est mis à un angle<br />
de +45 degrés. Quand l’aile est orientée<br />
vers le bas, nous pouvons voir que la<br />
portance diminue. Quand le vent est de<br />
16,09 km/h et l’angle de l’aile est de<br />
+45 degré, alors la portance est de 32.<br />
Elle est donc la plus effectif.<br />
Amélioration :<br />
Pour améliorer notre expérience il faudrait utiliser<br />
une autre substance autre que la colle pour fixer<br />
l’aile d’avion sur le polystyrène. Ceci est car la colle<br />
n’est pas assez et résistante pour soutenir les bâtons.<br />
De plus, pour être plus précis pour l’expérience, il<br />
faudrait faire plusieurs mesures de la masse de l’aile<br />
à différentes vitesses de vents pour les comparer.
Sources<br />
www.math.unicaen.fr/~ridha/pdf/DynFluideM1-cours.pdf<br />
https://youtu.be/4jKokxPRtck<br />
www.Howthingsfly.si.edu/aerodynamics<br />
www.learner.org/jnorth/tm/FlightLesson.html<br />
www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/710622.pdf<br />
www.Ornithology.com/ornithology-lectures/flight/<br />
http://www.grc.nasa.gov/www/k-12/freesoftware_page.htm<br />
26/09<br />
o http://www.biomimicry.eu/le-biomimetisme/<br />
o http://www.encyclo-ecolo.com/<strong>Biomimétisme</strong><br />
o https://www.youtube.com/watch?v=x9UwJlM0YXU<br />
27/09<br />
o http://www.ornithomedia.com/pratique/debuter/anatomie-oiseau-concu-pour-voler-00008.html<br />
10/10<br />
o “Le vol de l'oiseau, bases de l'art du vol”<br />
http://www.carnetdevol.org/Otto/planements.html<br />
les études d’otto L., un pionnier de l’aéronautique<br />
o “otto lilienthal”<br />
https://fr.wikipedia.org/wiki/Otto_Lilienthal<br />
page sur otto lilienthal<br />
24/10/16<br />
o http://www.ilosport.fr/natation/tout-savoir/l-hydrodynamisme-dynamite-la-nage/<br />
o http://mathias.bavay.free.fr/these/html/node190.html (equations de l’hydrodynamique)<br />
o http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k99738m/f6.image (equations de l’hydrodynamique)<br />
o http://tpenatation.e-monsite.com/pages/i-actions-subis/b-l-hydrodynamique-en-natation.html<br />
(l’hydrodynamique en natation)<br />
o http://www.mecaflux.com/hydrodynamique.htm (hydrodynamique)<br />
7/11/2016<br />
o http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-flottabilite-13184/ (flottabilité)<br />
o http://ffessm67.free.fr/technique/cours/ArchiVisionSon-N4.pdf (flottabilité)<br />
o http://ffn.extranat.fr/html/publications/nat_mag/1648.pdf (combinaison de nages)<br />
8/11/2016<br />
o http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-poussee-archimede-8127/ (les<br />
forces)<br />
14/11/2016<br />
o https://www.ladhyx.polytechnique.fr/fr/<br />
3/1/2017<br />
o www.editions.polytechnique.fr/files/pdf/EXT_1332_5.pdf
o Giphy<br />
o National Geographic Édition 2011, Your Shot<br />
o Photos par Madeleine Gassin, 2016<br />
o Dessins par Annaliyse Bowden 2016