L'AÉRONAUTIQUE
B- Les et les coefficients exercés par l’avion
Plusieurs forces sont exercées sur un avion qui sont le poids, la poussée (ou traction), la portance, et la trainée.
Le poids
C'est en 1685, que le célèbre physicien Isaac Newton, découvre que deux corps peuvent s'attirer entre eux. Contrairement à la masse, le poids mesure la force d'attraction qui s'exerce entre un astre et un objet. Plus la masse d'un astre sera élevée, plus la force d'attraction sera élevée. Le poids d'un objet varie donc selon l'univers et l'astre où il se trouve. Par exemple le poids d'un objet sur la lune ne sera pas le même que celui d'un objet de même masse sur la terre. On peut calculer le poids avec la formule suivante:
Avec:
-
𝐏, le poids en Newton
-
𝐦, la masse en kg
-
𝐠, la constante de gravité
Sur terre, la constante de gravité est de 9,81 N/Kg
Par conséquent sur un avion de masse m, le poids sera l'effet de gravité exercé sur celui ci. L’avion sera naturellement attiré vers le centre de la terre. Il faudra donc trouver une force opposée au poids qui fera voler l’avion dans les airs. Cette force sera la portance.
On peut se poser la question suivante: Le poids de l’avion, varie-t-il en fonction de l’altitude? Ainsi, si un avion gagne de l’altitude sera-t-il attiré plus fortement par le centre de la terre?
Pour répondre à cette question, nous ne pouvons pas utiliser la formule ci-dessus. En effet cette dernière ne prend pas en charge l’altitude (elle prend en charge la masse et la constance de gravité). Cependant on a une relation définie par P=FG où FG est la force gravitationnelle, qui, quant à elle, prend en compte l’altitude.
Soit FG, la force gravitationnelle ayant comme relation:
Avec:
-
𝐅𝐆, la force gravitationnelle en N
-
𝐆, la constante gravitationnelle qui est égale à 6,67.10-11 N.m2.kg-2 sur terre
-
𝐦1, la masse de la terre en kg qui est égale à 5,972.1024 kg
-
𝐦2,la masse de l’objet en kg
-
𝐑𝐭, le rayon de la terre en m qui est égal à 6,371. 106 m
-
𝐡, la hauteur de l’objet en m
Nous pouvons remarquer que cette relation prend en compte l’altitude avec h qui est la hauteur de l’objet exprimé en mètre.
Notre démonstration consistera à étudier le poids d’un avion d’une masse de 39 000kg situé à 37,5 km d’altitude. Ainsi nous comparerons le poids des deux formules ainsi évoquées.
-
Avec P= m.g
Pavion = 39 000.9,81
= 382 590 N
≈ 3,8.105 N
-
Avec la force gravitationnelle;
FGavion = 6,67.10-11 . (5,972.1024 . 39 000) / (6,371. 106 + 37 500)2
= 378 266 N
≈ 3,8. 105 N
On constate que P≈FG pour un avion de masse 39 000kg à 37,5 km d’altitude. Par conséquent on peut dire que l’altitude de l’avion n’influence par sur le poids de ce dernier, elle reste négligeable.
Cela s’explique de la manière suivante :
L’atmosphère terrestre mesure près de 1 500km de hauteur,alors que l’avion est seulement élevé à 37,7 km. L’altitude de ce géant du ciel ne représente qu’une infime proportion de l’atmosphère ce qui explique pourquoi le poids ne varie pas.
Comme l’altitude reste négligeable sur le poids d’ un avion, on peut ainsi comprendre comment un avion d’une masse considérable peut rester dans le ciel et ainsi défier les lois de la nature.
Page précédente
Page suivante