B-Les forces de l'avion

Un avion au vol subit quatre forces: le poids, la portance, la traînée et la traction (ou poussée). En optimisant ces quatre forces, l'avion peut voler.

La traction (ou poussée) provient, pour un avion à réaction, des moteurs. Appliquée aux moteurs, elle a pour direction l'axe des moteurs et est dirigée vers l'avant. La formule de la traction est T=m.(V² sortie moteurs - V² entrée moteurs), avec m la masse (en kg) et V  la vitesse (en m/s).

La traînée est la force qui s'oppose au mouvement, due aux frottements de l'air. Elle est appliquée à l'extrados de l'aile et dirigée parallèlement à la direction de l'écoulement . Le sens est vers l'arrière, opposé au mouvement de l'avion. La formule est Tr(en N)=1/2 × S × ρ × V² × Cx, avec ρ la masse volumique de l'air (en kg/m 3), V la vitesse (en m/s), S surface (en m²) et Cx le coefficient de traînée (sans unités).

Le poids, ayant pour origine la pesanteur, est appliqué au centre de gravité de l'avion. Il est dirigé vers le bas et sa direction est le centre de la Terre. La formule du poids en N est p=m.g, avec m la masse de l'objet (en kg) et g l'accélération de la pesanteur (en m/s2).

La portance a pour origine le fameux principe de Bernoulli. En effet, la pression de l'air sur l'extrados (partie supérieure de l'aile) est inférieure à la pression de l'air sur l'intrados (partie inférieure de l'aile), ce qui provoque une force dirigée perpendiculairement au vent relatif et vers le haut, appliquée à l'extrados de l'aile.

La formule de la portance est Rz(en N)=1/2 × S × ρ × V² × Cz, avec ρ la masse volumique de l'air (en kg/m 3), V la vitesse (en m/s), S surface (en m²) et Cz le coefficient de portance (sans unités).

Afin de mettre en évidence la portance, nous avons conçu et réalisé l'expérience 2 (partie II-A: La mise en évidence de la portance).

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Afin que le mouvement de l’avion soit rectiligne et uniforme, ces quatre forces doivent se  compenser.

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