PROPRIETES DE L'AIR

           L’air est un mélange gazeux qui constitue l’atmosphère terrestre, il est composé de molécules très mobiles (78% d’azote, 21% de dioxygène et 1% de gaz rares et autres). Le fait qu’il soit invisible complique la compréhension des phénomènes relatifs au vol. Il a des propriétés physiques propre à tout gaz, il est expansible (il occupe tout l’espace qui lui est offert), compressible (le volume qu’il occupe peut être réduit en exerçant une force suffisante sur celui-ci), élastique (en fonction des forces exercées sur lui son volume change) et enfin pesant (dans des conditions de pression et de température standards 1 m3 d’air pèse 1,3 kg), le premier à avoir démontrer cette dernière propriété fut Galilée en comparant le poids de 2 flacons identiques dont l’un était partiellement vide d’aire et l’autre comprenait de l’aire comprimé. C’est grâce à cette pesanteur qu’il est possible de voler, tout aéronef est maintenu en l’air par des forces dépendant de la densité de l’air cela explique le fait que plus on prend de l’altitude, plus il devient difficile de voler car la densité de l’air diminue. En raison de son expansibilité et de sa pesanteur, l’air exerce une pression sur les surfaces avec lesquelles il est en contact. Torricelli a démontré que cette pression était égale au poids de la colonne d’air qui surmonte le point d’observation (celle-ci s’exprime en hPa).

            De plus il faut noter que l’air peut-être considéré comme un fluide, on parlera donc de sa viscosité qui caractérise sa cohésion interne. Celle-ci s’observe en mettant en contact deux couches d’air, l’une en mouvement et l’autre au repos, ce qui crée une attraction des molécules voisines engendrant un entrainement de la couche immobile et un ralentissement de la couche en mouvement. Ce phénomène analogue est à l’origine de la couche limite ou encore de l’écoulement de l’air.

 Ce qu’on appelle écoulement désigne le mouvement de l’air lorsqu’il s’écoule autour d’un objet. Il existe 3 régimes d’écoulement : le laminaire (filets d’air), le turbulent (mouvement d’ensemble de l’air dans une direction donnée), le tourbillonnaire (agitation désordonnée sous forme de tourbillons). Un corps se déplaçant dans l’air génère plus ou moins de perturbations qui le freinent, on parlera alors de résistance de l’air. Elle est due à des forces de surpression à l’avant et de dépression à l’arrière du corps et de frottement.  Elle dépend des propriétés de l’air par exemple sa masse volumique (plus on monte, plus la densité de l’air diminue, plus la résistance de l’air va diminuer) et des caractéristiques du corps en mouvement (sa forme, son orientation, ses dimensions et sa vitesse). Pour calculer la résistance de l’air on utilise donc cette relation :

R = K . ρ . V² . S

 

R : résistance de l’air en Newton

K : coefficient tenant compte de la forme du corps et de son état de surface

ρ : masse volumique de l’air exprimée en kg/m3

 

V: vitesse en m/s

S : aire exprimée en m²   

Résistance à l'air

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’air étant invisible il est difficile de réaliser ces perturbations, c’est pourquoi on peut les matérialiser expérimentalement dans l’eau.

            Après avoir en main toutes ces données, il a fallut chercher à les exploiter pour parvenir à l’objectif premier : voler.

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