Le but de cette expérience est simple : mettre en évidence, non plus théoriquement, mais concrètement l’effet des volets sur la portance. Nous l’avons vu dans l’ onglet volet, et dans la simulation numérique, les volets semblent augmenter la portance, mais à l'aide de cette expérience, nous avons voulu le démontrer.
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Le montage est assez modeste : une aile en papier, un socle et une balance.
Tout d’abord, nous pensions installer un dynamomètre sous l’aile, et ainsi, mesurer la force verticale exercée par cette dernière. Mais la précision allait être trop faible, pour mesurer la portance créée par un « bout de papier tordu ». La balance de chimie est devenue une alternative beaucoup plus précise, et plus simple à installer qu’un dynamomètre.
L’aile coulisse à travers les gorges (deux bouts de bois écartés d’un mm), avec théoriquement peu de frottements.
La structure est simple : trois profils d’aile identiques coupés dans un carton. Ils sont ensuite reliés par un « pic brochette », qui servira de longeron. Un profil d’aile est collé à chaque extrémité, et un autre est fixé au milieu de l’aile pour assurer la rigidité de cette dernière. Cette structure est ensuite entoilée avec une feuille de papier et du scotch. Le longeron sort de l’aile, à travers le profil de carton de chaque coté.
Un triangle de carton est fixé perpendiculairement à la corde de l’aile pour permettre à celle-ci de coulisser par la suite.
Il est composé d’une planche, qui est surélevée par deux pieds, pour installer par la suite la balance. Deux trous doivent être percés dans cette planche afin de laisser passer les ficelles qui relieront l’aile à la balance. Sur ce socle sont ensuite collées deux gorges (une gorge = deux bouts de bois écartés d’un mm par un morceau de carton épais), de chaque coté.
La balance est une balance électronique quelconque. Nous avons, dans cette expérience utilisé une balance à 0.01g, dans un souci de précision. Ensuite, nous avons posé une planche de masse quelconque sur la balance, puis nous avons relié cette planche aux longerons de l’aile avec une ficelle.
-peser l’aile : ici, la masse de l’aile est égale à 8.19g.
-installer l’aile dans les gorges.
-installer une planche « lourde » sur la balance, puis, faire la tare.
-relier par des ficelles l’aile et la planche.
-démarrer le ventilateur et faire varier les vitesses (soit par le bouton, soit en éloignant le module).
Le poids indiqué par la balance est alors négatif. En effet l’air soulève l’aile, qui elle-même soulève la planche située sur la balance. La force exercée par la planche sur la balance devient alors plus faible. On peut alors lire la valeur de la force (en g) exercée dans l’autre sens. De plus le poids de l’aile étant de 8.19g, et l’aile étant entièrement soulevée, on a Fz (force de portance) égal :
Fz = Poids de l’aile + force exercée par l’aile sur la planche
Fz = 9.81*8.19+ Valeur absolue indiquée sur la balance*9.81
Les résultats sont sans appel : La portance augmente en moyenne de 60% avec les volets.
Tous les fichiers Excel sont téléchargeables ici.