Comment les principes physiques permettent ils à un avion de se maintenir en vol ?

« Comment les principes physiques permettent-ils à un avion de se maintenir en vol ? Introduction Avez-vous déjà regardé le ciel, observé les avions au-dessus des nuages, et vous êtes-vous demandé comment ils parviennent à rester en l'air ? La physique semble être la seule explication valable pour décrire ce phénomène.

Ces interrogations nous mènent à une question fondamentale : Comment les principes physiques permettent-ils à un avion de se maintenir en vol ? Le vol des avions repose sur des principes physiques fondamentaux que nous avons étudiés en terminale.

Dans cette présentation, nous allons explorer quatre axes principaux pour répondre à cette question : comment la mécanique des fluides permet de générer la force de portance, l'importance de la première loi de Newton pour maintenir un vol stable, le rôle de la troisième loi de Newton dans la création de la poussée, et enfin, le fonctionnement des moteurs d'avion et leur rôle important dans la propulsion. I.

Comment la mécanique des fluides permet de générer la force de portance Pour commencer, il est essentiel de comprendre la force de portance, une force fondamentale pour maintenir les avions en l'air. Cette force repose sur les principes de la mécanique des fluides. Imaginez une aile d’avion, lorsque l'air rencontre celle-ci, il se sépare pour contourner cet obstacle.

Selon le principe de continuité, le débit volumique de l'air doit rester constant.

Cela signifie que l'air doit se rejoindre au bout de l'aile.

Mais l'aile est conçue de sorte que la distance parcourue par l'air au-dessus est plus grande que celle parcourue en dessous. Ainsi, pour maintenir le débit volumique constant, la vitesse de l'air doit augmenter au-dessus de l'aile.

C’est là que le principe de Bernoulli entre en jeu.

Ce principe stipule que dans un fluide en mouvement, une augmentation de la vitesse s'accompagne d'une diminution de la pression.

Ainsi, avec une vitesse plus grande de l'air au-dessus de l'aile, la pression diminue par rapport à celle en dessous de l'aile, créant une zone de dépression au-dessus et une zone de surpression en dessous de celle-ci.

Cette différence de pression entre le dessus et le dessous de l'aile crée une force ascendante, appelée force de portance.

Cette force agit perpendiculairement à la direction du flux d'air et permet à l'avion de surmonter la gravité. La portance est proportionnelle à la surface de l'aile, à la vitesse de l'air et à la différence de pression.

C'est pourquoi les ailes des avions sont si larges et ont une forme spécifique. Pour illustrer cela, voici un schéma simple d'une aile d'avion avec des flèches indiquant le flux d'air au-dessus et en dessous de l'aile, ainsi que les différences de pression associées.

Ce schéma montre comment l'air se divise et se réunit, comment la vitesse varie et comment cela influence la pression et la force de portance. II.

L'importance de la première loi de Newton pour maintenir un vol stable Passons maintenant à la première loi de Newton, également connue sous le nom de principe d'inertie.

Cette loi stipule qu’un objet en mouvement continuera de se déplacer à la même vitesse et dans la même direction, à moins qu'une force extérieure n’agisse sur lui.

Appliquée à l'aviation, cette loi est fondamentale pour comprendre la stabilité en vol.

La stabilité du vol est assurée lorsque les quatre forces principales agissant sur l'avion (portance, poids, traînée et poussée) sont équilibrées. La portance, générée par les ailes, contrebalance le poids de l'avion, qui est la force due à la gravité qui tire l'avion vers le bas. La poussée des moteurs contrebalance la traînée, qui est la force qui agit comme un frottement et qui est opposée au mouvement de l'avion dans l'air.

Cet équilibre permet à l'avion de maintenir une vitesse et une altitude constantes. Voici le schéma d'un avion en vol rectiligne et uniforme : comme le représentent les vecteurs, tant que les forces sont équilibrées, l'avion poursuit sa trajectoire sans dévier.

Cependant, si une perturbation survient, comme un courant ascendant, les systèmes de contrôle et le pilote doivent intervenir pour rétablir l'équilibre. C'est ici que la première loi de Newton entre en jeu, garantissant que l'avion maintient son mouvement jusqu'à ce qu'une force extérieure modifie cet état.

Par exemple, en cas de turbulence, les systèmes de stabilisation de l'avion ajustent les ailes et les surfaces de contrôle pour maintenir cet équilibre et assurer un vol stable.

Je pourrai vous expliquer ceci plus en détail lors de la phase des questions.

Ces équilibres de forces sont cruciaux pour un vol stable.

Si la poussée est supérieure à la traînée, l'avion accélère.

Si elle est inférieure, l'avion ralentit.

De même, si la portance est supérieure au poids, l'avion monte, et s'il.... »