OBJECTIF:
DÉMONTRER QUEL PHÉNOMÈNE PHYSIQUE EST À L’ORIGINE DES VORTEX D’AILE.
Mise en situation:
Les vortex d’aile se caractérisent par l’apparition de nuage de condensation au niveau de la surface de l’aile d’un avion. Ce phénomène apparait le plus généralement lorsque l’angle d’attaque de l’aile est important. C’est-à-dire l’inclinaison de l’aile par rapport au sens du vent.
Fonctionnement d’une aile d’avion:
L’avion, en se déplacant, va créer une circulation d’air autour de l’aile. La majorité des avions de ligne ont un bord d’attaque (l’avant de l’aile) arrondi. Ce bord d’attaque va entrainer une augmentation de la vitesse de l’air au dessus de l’aile de l’avion.
losque la vitesse de l’air augmente, la pression diminue. Il y a donc une différence de pression entre le dessus (basse pression) et le dessous de l’aile (haute pression).
L’avion est donc «aspirer» vers le haut.
Hypothèse:
Ce nuage de condensation qui apparait sur les ailes d’un avion (vortex d’aile) se crée lorsqu’il y a une diminution importante de la pression de l’air sur la surface de l’aile due à l’augmentation de l’angle d’attaque de cette dernière.
Expérience:
Le nuage dans la bouteille
Matériel:
- 1 bouteille en plastique transparente
- 1 valve de roue de vélo
- 1 pompe à vélo
- de l’isopropanol
Expérience:
a) Percer le bouchon de la bouteille et fixer la valve au bouchon.b) Verser une petite quantité d’isopropanol dans la boutiellle. Secouer la boutille afin de recouvrir les parois du produit.
c) Refermer la bouteille avec le bouchon muni de sa valve. Attacher la pompe à vélo à la valve.
pomper à l’aide de la pompe à velo afin d’augmenter la pression dans la bouteille.
d) Ouvrir le bouchon rapidement, un nuage apparait
Observation:
On observe lors d’une dépression soudaine de l’air dans la bouteille que la vapeur de l’isopropanol se condense et forme un nuage à l’intérieur de celle-ci. losque l’on referme la bouteille et que l’on réaugmente la pression, le nuage disparait.la pression est un facteur entrainant l’apparition de ce nuage de condensation.
Cependant, en regardant le diagramme de phase de l’eau, on observe que la diminution de la pression n’est pas la cause directe du changement d’état de l’eau. en effet pour passer de l’état de gaz à celui de liquide, il faut obligatoirement une diminution de la température.
A l’inverse du principe selon lequel, quand on augmente la pression la température augmente, pour ce cas-ci, on peut émettre l’hypothèse qu’ une diminution de la pression entraine une diminution de la température qui va provoquer une condensation de la vapeur contenue dans l’air.
Conclusion:
La pression n’est pas le seul facteur qui engendre cette condensation observée sur les ailes des avions.Les vortex d’aile sont en réalité le résultat de 2 phénomènes physiques: Premièrement la diminution de la pression engendre une diminution de la température de l’air. et pour finir cette diminution de la température de l’air va condenser la vapeur d’eau contenu dans l’air.
