grand oral physique aéronautique

« Problématique : Comment un avion vole-t-il ?/ Pourquoi ne peut-on pas tirer le manche très fort d’un avion ? Un avion vole grâce à la portance qui est une force verticale s’exerçant sur l’aile d’un avion et a pour formule un demi fois la vitesse de l’avion au carré fois la densité de l’air fois la surface de l’air fois le coefficient de portance.

Cette portance fait déplacer l’air que rencontrent les ailes vers le bas pour créer une poussée et ainsi permettre à l’avion de voler.

Il y a donc deux forces sur l’avion, la force descendante et la force ascendante.

D’après les lois de Newton, la force descendante est égale au produit de la masse de l’avion fois son accélération et la force ascendante correspond à la portance, elle est égale et opposé lorsque l’avion a une vitesse constante et que son altitude ne varie pas.

On peut appliquer également le théorème de Bernoulli qui dit que dans le flux d’un fluide, une accélération se produit simultanément ave la diminution de la pression.

Beaucoup de scientifiques pensaient que seulement le théorème de Bernoulli expliquait ce phénomène mais pourtant les lois de Newton l’expliquent également. Le principe de Bernoulli dit que dans le flux d’un fluide, une accélération se produit simultanément avec la diminution de la pression, ce qui signifie que si a vitesse de l’air augmente alors la pression diminue.

Une aile est composée d’un bord d’attaque qui correspond au bord de l’avant de l’aile, un bord de fuite qui correspond au bord arrière de l’aile, d’un intrados qui est la partie du dessous de l’aile et enfin de l’extrados qui est partie supérieure de l’aile.

Sur un avion commercial, son intrados est plat tandis que son extrados est bombé ainsi avec le principe des temps de transitions égaux les flux d’air passant par le dessus de l’aile et celui passant par le dessous de l’aile vont mettre le même temps pour parcourir toute l’aile mais le flux passant par le dessus va parcourir une plus grande distance que celui passant par le dessous et donc il va se déplacer plus rapidement et comme l’explique le principe de Bernoulli, le flux d’air va créer une zone de basse pression sur le dessus et une zone de haute pression sur le dessous, donc l’aile va être aspirée vers le haut et créer la portance et ainsi permettre à l’avion de voler.

Le fait que les flux d’air passant par le dessus de l’aile sont plus rapide est expliqué par l’effet Venturi.

Mais le problème de cette description de la portance est qu’aujourd’hui rien ne prouve que les deux flux d’air doivent absolument se rejoindre au bord de fuite en même temps.

Elle implique aussi l’impossibilité du vol inversé, c’est-à-dire le vol sur le dos et encore moins le vol des avions de voltige car leur ailes sont symétriques et donc la partie de l’intrados et celle de l’extrados de l’aile sont égales or avec le principe de Bernoulli on a vu que pour permettre la portance il faut que le flux d’air aille plus vite sur l’extrados de l’air et dans ce cas des ailes symétriques le flux d’air va la même vitesse sur l’intrados et l’extrados. Il en vient alors une autre explication démontrée grâce aux lois de Newton.

Le premier principe est le principe d’inertie qui explique que un corps au repos reste au repos à moins qu’il soit soumis à l’application d’une force extérieure et de même un corps en mouvement continue en suivant un mouvement rectiligne si on ne s’oppose pas à son mouvement.

La deuxième loi est celle sur la dynamique : les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice et se font dans la ligne droite.... »