Forces hydrodynamiques et hydrostatiques

2 07 2009

L’eau intervient sur deux plans différents : Vertical et horizontal (les plans représentent les éléments de la planche et non les forces qui y sont perpendiculaires).

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Plan vertical :

 Quand une planche à voile avance, l’aileron (ainsi que la dérive si la planche en possède une) est plongé dans l’eau.

 Le fait que l’eau s’écoule des deux côtés de l’aileron, avec une vitesse qui peut être assez importante, crée une portance, aussi appelée résistance à la dérive, et donc aussi une traînée.

 La portance est en fait une résistance contre la composante de dérive de la force aérodynamique.

 Nous voyons donc ici que l’utilité première de l’aileron (et de la dérive) est de limiter le déplacement latéral de la planche.  

 L’addition de la portance et de la traînée de l’aileron nous donne la force hydrodynamique. 

 Si celle-ci n’est pas dans le même axe que la force aérodynamique ou autrement dit si le centre de la poussée vélique n’est pas à peu près à la verticale de celui de la résistance à la dérive, il se crée un couple de rotation qui fait tourner la planche à voile.

 Si le planchiste met sa voile en avant, le centre de la poussée vélique se retrouvera en avant de celui de la résistance à la dérive et la planche va tourner sous le vent. 

Au contraire, s’il penche sa voile en arrière, il tournera contre le vent.

 Plan horizontal :

 Le plan horizontal étant le flotteur, nous pouvons tout de suite penser que nous aurons à faire à la statique des fluides.

 En effet, lorsqu’on parle d’un objet qui flotte, on a à faire à Archimède.

 Archimède intervient tout seul quand la planche est arrêtée. Dans ce cas de figure, pour savoir si notre planche va flotter, il faut que la force d’Archimède soit au moins égale au poids.

 Si c’est le contraire, on risque très fortement de prendre un bain de pieds et d’avoir pas mal de peine à partir.

 Pour calculer le volume minimum que doit faire notre planche pour qu’elle flotte, on ajoute quinze kilos à notre poids et ça nous donne directement le volume de la planche en litres, quinze kilos étant à peu près le poids du matériel (planche et gréement).

 Ce petit calcul est utile lorsque le vent est peu violent, mais par vent fort, bien des planchistes expérimentés préfèreront prendre une plus petite planche, même si elle coule lorsqu’on monte dessus, pour que le vent ait le moins de prise possible sur la planche afin de garder le maximum de contrôle.

 forces Hydro 2Lorsque la planche avance, une autre force entre en jeu : Il s’agit d’une force hydrodynamique.

En effet, quand un fluide en mouvement rencontre un plan, il transmet une force perpendiculaire à celui-ci, quel que soit l’angle entre les lignes de courant et le plan.

 Il s’agit à nouveau d’une portance. Plus la planche va vite, plus la portance est importante.

 Au fur à mesure que la portance augmente, la poussée d’Archimède diminue, la somme de la portance et de la force d’Archimède étant égale au poids.

 A partir d’une certaine vitesse, la force de portance est égale au poids (dès de ce moment, la force d’Archimède est nulle), ce qui a pour effet de ne plus vraiment faire flotter la planche, car celle-ci plane désormais à la surface de l’eau.

 On appelle ce phénomène le planning.

 Au planning, la surface mouillée de la planche est fortement réduite, ce qui diminue sensiblement les frottements avec l’eau, permettant ainsi une vitesse nettement supérieure.

shema planche

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