Le voilier et son rapport au vent

Résumé du document

TPE portant sur le voilier cherchant à répondre à la problématique suivant : comment un voilier remonte-t-il au vent ? Pour ce faire, ce TPE au format PowerPoint étudie la flottaison d'un bateau, ainsi que les forces aérodynamiques et hydrodynamiques en présence, puis poursuit l'étude par diverses applications.

Extraits

[...] Pour comparer la puissance de deux voiliers; il faut donc comparer les racines carrées de la voilure par rapport aux racines cubiques du déplacement, pour obtenir le Bruce number seul ratio vraiment utilisable. Il faut savoir que la vitesse critique de la carène d'un voilier non planant évolue toujours avec la racine carrée de sa longueur de flottaison, car si elle variait proportionnellement à sa longueur, le Queen Mary filerait à plus de 200 nœuds (360 km/h) ! Par longueur de flottaison, on entend longueur de flottaison dynamique, c'est à dire lorsque le bateau avance. [...]

[...] Seule la vitesse leur permet de naviguer. Si en cours de navigation le vent faiblit, le planchiste imprudent peut ainsi avoir quelques difficultés à rejoindre le rivage. La moment où on "attrape le planing" est un pur plaisir. On passe d'une navigation où le flotteur résiste à l'avancement à une navigation où le flotteur glisse et va beaucoup plus vite. Le flotteur est alors beaucoup plus vif et se contrôle avec des prises de carre (inclinaison du flotteur). CONCLUSION L'étude des forces aéro et hydrodynamiques appliquées à un voilier nous a permis d'expliquer comment un voilier remonte au vent. [...]

[...] A l'inverse, lorsque l'eau est douce et donc que sa densité est plus faible que la moyenne, il devient plus facile de s'enfoncer dans l'eau. Pour vérifier cette loi, prenons l'exemple d'un homme totalement immergé dans l'eau d'une piscine. Dans ce cas, le poids de l'eau que l'homme déplace, et donc la poussée qu'il subit, est plus grande que son propre poids ; il remonte alors vers la surface jusqu'à ce que le poids de l'eau déplacée soit égal au poids de celui-ci, ce qui vérifie le principe d'Archimède. [...]

[...] Sommaire Introduction (page Le voilier, un bateau singulier (page I. Comment flotte un bateau ? (page II. Les forces aérodynamiques (page La force de traînée (p.5) La force de portance et écoulement (p.6 et La force vélique (p.9) III. Les forces hydrodynamiques (page 10) La force anti-dérive (p.11 et 12) Les forces de résistance (p.13) Bilan des forces et équilibre (p.14) IV. Applications (p.15) Angle d'incidence et écoulement (p.15) Bilan des forces aux différentes allures (p.16) Angle critique (p.17) Puissance et vitesse limite d'un voilier (p.18) Théorie du planing (p.19) Conclusion (p.20) Lexique (p.21) Bibliographie (p.22) Introduction La présence imposante des océans et des mers sur notre planète a toujours intrigué les hommes. [...]

[...] Mais il se crée aussi une portance et la traînée est bien sur toujours là, l'eau étant un fluide. La résultante de ces deux forces est la force anti-dérive, qui compense la force de dérive et cale le voilier sur son axe. Il faut donc que le voilier dérive un petit peu (quelques degrés) pour créer une portance et pour qu'il ne dérive pas, ce qui est paradoxal, mais très logique. La force de résistance La force de résistance est la résultante des forces qui s'opposent au mouvement du bateau qui augmentent bien sur quand la vitesse du bateau augmente. [...]