I-2) Un problème épineux

 

I-2) UN PROBLEME EPINEUX

 

 

Chacun sait qu’un corps dont la masse volumique (rapport de la masse du corps et de son volume) est plus importante que celle de l’air aura tendance à ne pas s’y élever et, s’il est en altitude, à retomber directement au sol, à cause de l’action gravitationnelle exercée par la Terre. Il est intéressant d’étudier ce phénomène, qui nous mènera à une étrange conclusion.

 

  • L’action de la Terre sur un solide est modélisé par une force appelée poids (de formule p = mg où m est la masse du corps en kg, et g la pesanteur en N/kg), qui s’applique au centre de gravité de celui ci. Mais bien souvent, en physiques, on néglige une force pourtant bien présente, la poussée d’Archimède.

 

  • La poussée d’Archimède est la force exercée par un fluide tel l’eau ou l’air (c’est le cas ici) sur un solide qui y évolue, et qui détermine sa flottabilité. Elle a même direction que le poids, mais de sens opposé et s’exerce également au centre de gravité.

 

  • La poussée d’Archimède est calculée à partir de la formule : Pa = ρVg

ü      ρ est la masse volumique du fluide (en kg/m³)

ü      V est le volume de fluide déplacé (en m³)

ü      G est la force de pesanteur (en N/kg)

 

·        Pour qu’un corps soit en sustentation dans l’air, la poussée d’Archimède s’exerçant sur celui-ci doit être supérieure ou égale au poids de ce corps.

              Or Pa > P si et seulement si :  

              ρVg > mg

            

Soit ρ > mg / Vg

 

Ou encore ρ > m / V

 

Or, dans l’air, le volume de fluide déplacé est aussi le volume du solide mis en jeu.

 

Donc m/V désigne la masse volumique du solide.

 

La masse volumique du solide doit donc être inférieur à celle de l’air, pour qu’il puisse prendre de l’altitude, et donc, voler.

 

  • Or ce n’est le cas ni des avions, constitués de métaux ou de matériaux synthétiques, ni mêmes des oiseaux.

 

  • Nous sommes donc confrontés à un problème. Il semble impossible qu’ils puissent voler. Il existe heureusement un autre phénomène, permis par les ailes des avions et oiseaux et qui permet de remédier à ce problème épineux.

  

 

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