T5 - COMMENT PEUT-ON SE DEPLACER DANS UN FLUIDE ? 3

T5 - COMMENT PEUT-ON SE DEPLACER DANS UN FLUIDE ?
3 – L’effet Venturi
1. Pourquoi les formules 1 possèdent-elles un aileron ?
En
F1,
tout
le
problème réside dans le
fait qu’un circuit… ça
tourne. Et comme le but
avoué
de
cette
discipline est de boucler
toute la longueur du
circuit dans le laps de
temps le plus réduit
possible, il n’y a qu’une
solution : ralentir le
moins possible pour
passer les virages et
offrir une résistance
minimale à l’air dans les lignes droites.
Tout objet se déplaçant dans l’air avec une certaine vitesse est soumis à plusieurs forces crées par
l’air déplacé par le mouvement de cet objet.
-La portance est une force perpendiculaire à l’aileron et dirigée vers le haut. C’est-à-dire qu’elle a
tendance à faire s’élever l’objet. Cette force est proscrite en F1, où le but est de rester sur le sol, la
géométrie des appendices aérodynamiques est étudiée pour l’éliminer totalement.
-Le déplacement de l’air crée aussi la traînée, force parallèle au sol, qui s’oppose à la progression
de l’objet dans l’air. Elle représente, en quelque, sorte les forces de frottement sur l‘objet. En F1, on
cherche bien sur à limiter au maximum cette force.
-Et puis il y a l’appui aérodynamique. Force perpendiculaire à l’aileron et dirigée vers le bas. C’est
celle qui retient la voiture au sol en ligne droite et permet d’impressionnantes vitesses de passage en
courbe.
En substance, un aileron de formule 1 est à peu de choses près, une aile d’avion montée à
l’envers. Sur un avion, l’aile sert à le faire décoller, alors que sur une F1, l’aileron maintient la voiture
collée à la piste.
Le fonctionnement de ces appendices aérodynamiques repose sur un principe physique assez
simple : l’effet Venturi. L’appui aérodynamique dépend de la différence de vitesse entre le flux d’air
qui passe sous l’aileron et celui qui passe au dessus. Au niveau du bord d’attaque de l’aileron le flux
d’air est scindé en deux et il se reconstitue au niveau du bord de fuite. Toute l’astuce réside dans le
fait que le chemin parcouru par l’air sous l’aileron est plus long que celui parcouru par l’air au dessus
de l’aileron. Ceci a pour conséquence que l’air circule plus vite sous l’aileron (extrados) que sur
l’aileron (intrados), il en résulte une différence de pression entre les deux faces de l’aileron : La
pression est plus basse en dessous qu’au dessus ce qui a pour effet de plaquer la monoplace au sol.
1) Citer les trois forces qui s’exercent sur un objet qui se déplace dans l’air :
2) Compléter le schéma ci-dessous en indiquant la place de ces trois forces :
3) Compléter le schéma ci-dessous avec le vocabulaire adapté : (extrados, intrados, corde,
angle d’incidence, bord d’attaque, bord de fuite)
4) Quel est le principe physique qui permet à l’aileron de plaquer la voiture au sol ?
1. Effet Venturi
Matériels :
Une feuille de papier et une règle
Mode opératoire :
Plier une bande de papier de façon à avoir une partie
bombée et coller ses deux extrémités.
Enfiler une règle dans une bande de papier et souffler sur la partie bombée.
Observer le mouvement de l’aile
Observations :
Quel mouvement effectue la feuille de papier (derrière la partie bombée) ?
La pression au-dessous de la feuille de papier est-elle supérieure ou inférieure à la pression audessus ?
Interprétation :
L’air qui circule au-dessus de la feuille à une vitesse …………………. à celle de l’air qui circule dessous ;
En effet l’air qui circule au-dessus de la feuille a un chemin plus long à parcourir que l’air qui circule
en dessous, pour un même temps donné. (rappel : v = d/t)
Lorsque la vitesse du fluide augmente, il apparaît une ……………….. (diminution de la ………………..)
autour de l’aile. La vitesse étant supérieure au-dessus de l’aile, la dépression est alors plus
……………….. qu’en dessous ; ainsi l’aile ainsi est « aspirée » vers le ………… : c’est la « portance ».
Cette poussée verticale et dirigée vers le haut permet de compenser le poids de la feuille.
Conclusion : Lorsqu’un fluide est en mouvement le long d’un solide, plus la vitesse du fluide
est importante, plus la pression sur la surface du solide est ………..……….
Ce phénomène est connu sous le nom …………………………