TPE : comment un voilier remonte-t-il au vent ?

Résumé du document

La présence imposante des océans et des mers sur notre planète a toujours intrigué les hommes. Dans l'antiquité, ceux-ci ne naviguaient que sur la Mer Méditerranée et le long des continents connus. Il y a longtemps, les hommes supposaient que la terre était plate, et que si les marins s'éloignaient des terres, ils arriveraient au bord d'un précipice. Cependant des pionniers tels que Christophe Colomb décidèrent d'aller outre ces idées reçues. Ces navigateurs traversèrent l'océan Atlantique en bateau à voile pour arriver sur un nouveau continent : l'Amérique (...)

Extraits

[...] C'est alors que les hommes ont eu une idée de génie. Ils ont créé une dérive (ou une quille)et un safran dont les dessins sont symétriques suivant l'axe longitudinal du bateau ; excepté au vent arrière ou la force vélique est dans le sens de la marche, pour que le bateau ne parte pas en crabe, il nous faut ce plan antidérive. De plus, il faut que la bateau reste à plat pour avancer sinon la force est orientée vers le bas et le bateau peut chavirer, c'est à dire il ne faut pas qu'il gîte. [...]

[...] Plus cette déviation est grande, plus les résistances sont grandes. C'est de cette résistance que viennent les vagues qui tapent sur la proue du bateau. C'est pour cela que les architectes navals dessinent des bateaux avec le moins possible de surface immergée, ou surface « mouillée », pour qu'il y ait moins d'eau à déplacer et que la déviation soit la plus petite possible. La résistance de frottements : lorsque l'eau est en contact avec la coque du bateau,qui est une surface rugueuse, il y a bien sur des frottements. [...]

[...] Au fil des ages, des technologies de plus en plus perfectionnées sont apparues. C'est ce principe qui a permis la maîtrise de la navigation au près, c'est à dire lorsque l'axe du voilier forme un angle d'environ 45° avec l'axe du bateau. Nous allons donc tenter de répondre à cette question : comment un voilier remonte-t-il au vent? Nous étudierons chacune des forces s'appliquant sur la voile puis ensuite celles qui s'appliquent sur le bateau lorsque nous plaçons cette voile sur celui-ci. [...]

[...] L'origine de l'énergie propulsive d'un voilier est la transformation par les voiles de l'énergie cinétique du vent. La force de traînée C'est une force universelle. La traînée est la force de résistance qu'exerce un fluide sur un objet lorsque le fluide ou l'objet sont en mouvement l'un par rapport à l'autre. Cette force est parallèle et de direction opposée à la trajectoire du fluide. Ainsi la traînée peut être à caractère moteur ou résistant : si le mouvement du fluide est dans le même sens que le mouvement du corps, la force favorise le mouvement. [...]

[...] Extrados : côté du profil sous le vent de l'écoulement général. Pour une voile, c'est normalement le côté convexe. Voilure : ensemble des voiles. Plan anti-dérive : plan porteur sous-marin destiné à empêcher le dérapage latéral du voilier (quille ou dérive). Gîte : inclinaison latérale du voilier. Dériveurs : ensemble des bateaux munis de dérives. Surface mouillée : partie immergée de la coque et des appendices. Proue : partie avant du navire. Carène : partie immergée du navire. [...]