L`air occupe un espace

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COMMENT REDIGER UN RAPPORT DE LABORATOIRE
Titre : L’activité ou l’expérience doit avoir un titre.
But : La question de l’expérience. Qu’est-ce que tu tentes de prouver ?
Hypothèse : Ta prédiction. Que se passera-t-il selon toi ?
Variables : Identifie les variables de ton activité ou de ton expérience. Sont-elles dépendantes
(changent en fonction d’une autre variable) ou indépendantes (son changement n’est pas relié à
une autre variable) ? Exercices sur les variables indépendantes et dépendantes :
http://www.csmm.qc.ca/polymatane/mat314/itineraire2_fichiers/exeriti2.htm
Démarche : Quelles sont les étapes de l’activité ou de l’expérience. Tes phrases doivent débuter
par un verbe à l’infinitif.
Résultat : Les observations que tu as faites durant l’expérience. Que s’est-il passé ?
Conclusion : Quels sont les liens entre les caractéristiques de l’air et l’expérience ou l’activité ?
QU’EST CE QU’ON CONNAIT DE L’AIR? QU’EST-CE QU’ON A OBSERVE?
o L’air est une matière donc, l’air est composé de molécules et d’atomes.
o Il interagit avec les objets, car on peut observer les arbres remués dans le vent.
o On sait que l’air bouge des choses, car on peut observer les nuages se déplacer dans
le ciel et les orages s’approcher à l’horizon.
o On sait que l’air doit se déplacer, car il nous apporte des changements
météorologiques.
o L’air peut changer la température. On est capable de ressentir la température de l’air
contre notre peau.
o On sait que l’air chaud monte et que l’air chaud peut contenir de l’humidité.
o Nous voyons des oiseaux se servir de l’air pour voyager à différents endroits.
o On sait que l’air peut transporter de la poussière.
o On sait que l’air occupe de l’espace, car on a tous soufflé des ballons ou mis de l’air
dans les pneus d’une bicyclette.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
LES CARACTERISTIQUES DE L’AIR ET SES COMPOSANTS
o L`air est un gaz que l`on ne peut ni sentir (odorat), ni gouter ou ni toucher.
o L`air a une masse (poids).
o L`air occupe un espace.
o L`air exerce une pression (1kg/cm²).
o L`air contourne les objets.
o L`air peut être compressé (pneu, ballon, boisson gazeuse, fixatif).
L’AERODYNAMISME
Aéro = air
Dynamisme=faire avancer les choses dans l’air
Les objets sont conçus de certaines formes pour s’adapter à l’air. Par exemple, les voitures ne
sont pas carrées. Cela aide le vent à être distribué pour permettre à la voiture d’avancer dans
l’air.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
L’AIR OCCUPE UN ESPACE
Les particules de l’air bougent tout le temps et entrent en collision. Ceci crée de l’espace entre
elles. Les particules ne sont pas collées.
LA PRESSION DE L’AIR (PRESSION ATMOSPHERIQUE)
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
LA COMPRESSION DE L’AIR
QUALITES DE L’AIR NECESSAIRES AU MECANISME DE VOL
Les particules de gaz (de l’air) sont toujours en mouvement. Ce mouvement ou l’aérodynamisme
permet aux animaux et aux avions de voler. En tant que gaz, l’air possède deux qualités
essentielles permettant le mécanisme de vol.
1. L’air se comporte comme un fluide et coule autour des surfaces (l’air contourne les objets).
Cela crée une force qui s’oppose à la gravité pendant le vol.
2. L’air, comme les autres gaz, occupe un volume (de l’espace) et lorsqu’on veut transférer
l’air dans un volume plus petit (compresser l’air), l’air résiste et cela crée la trainée.
LE PRINCIPE DE BERNOULLI
Une zone de basse pression est formée par un rapide déplacement d`air.
Il y a environ 250 ans, le mathématicien Daniel Bernoulli a décrit l’écoulement des fluides, comme
l’eau et l’air. À mesure que la vitesse d’un fluide augmente, la pression qu’il exerce diminue.
Parce que l’air se déplace plus rapidement sur l’aile, qu’il se déplace en dessous de l’aile, la
pression de l’air est plus faible sur le dessus de l’aile et plus forte en dessous de l’aile. La
portance est donc créée. Grâce au principe de Bernoulli, nous comprenons ce qui maintient un
avion dans les airs.
Qu`est-ce que la portance?
Lorsque l`aile d`un avion coupe un courant d`air, elle le divise en 2 courants d’air au lieu d’un seul
courant d`air, soit un qui passe au-dessus et l`autre qui passe en dessous de l’aile (voir l’image cidessus).
(Un courant d’air rapide crée une basse pression.)
(Un courant d’air lent crée une haute pression.)
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
Pour un avion en vol :
 Si la portance devient plus grande que le poids, l’avion s’élève.
 Si la poussée devient plus grande que la trainée, l’avion accélère.
 Si la portance, le poids, la poussée et la trainée deviennent égaux, l’avion va conserver
la même vitesse et la même altitude.
 Si la poussée devient moins importante que la trainée, l’avion ralentit.
 Si la portance devient moins importante que le poids, l’avion descend.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
Les ailes d’un avion sont formées de façon à forcer l’air à s’écouler plus rapidement sur la face
supérieure que sur la face inférieure.
Lorsqu’un avion se déplace, l’air s’écoule le long de ses surfaces. L’air ralentit lorsqu’il frappe le
devant de l’aile. Une partie de l’air s’écoule alors le long de la surface supérieure de l’aile alors
que l’autre partie de l’air s’écoule le long de la surface inférieure de l’aile.
La surface supérieure de l’aile est recourbée et occupe plus d’espace que le bas de l’aile.
Lorsque l’air entre en contact avec l’aile, une partie est forcée de monter et est compressée entre
l’aile et le reste de l’air qui se trouve dans le ciel. C’est pourquoi l’air sur le dessus de l’aile se
déplace plus rapidement que l’air sous l’aile.
Lorsque l’air se déplace plus rapidement, sa pression diminue. Les ailes sont poussées vers
l’endroit où la pression est la plus faible et cet endroit est vers le haut.
Plus un avion se déplace rapidement, plus l’air se déplace rapidement sur l’aile. Cela signifie qu’il
y a une grande pression de l’air entre le dessus et le dessous de l’aile. Cette grande différence
est ce qui maintient un avion dans les airs.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
LES PARTIES DE L’AVION
Dans le but de réaliser un vol réussit, la gravité, la poussée, la portance et la trainée doivent être
équilibrés. L’équilibre est atteint lorsque le centre de portance et le centre de gravité sont au
même endroit.
Pour garder l’avion stable dans l’air, le pilote de l’avion doit conserver les mouvements de l’avion
ajustés.
Les stabilisateurs horizontaux et verticaux : Ils maintiennent le vol de l’avion dans une trajectoire
stable. Ils permettent à l’avion d’être en équilibre, soit d’aller en ligne droite.
Les gouvernails de profondeur : Ils permettent à l’avion de monter et de descendre. Lorsque les
gouvernails de profondeur sont levés, le nez de l’avion monte (tangage vers le haut). Pour
abaisser le nez de l’avion, le pilote abaisse les gouvernails de profondeur (tangage vers le bas).
Les ailerons : Les ailerons permettent de faire incliner l’avion de gauche à droite. Si le pilote
baisse l’aile gauche, l’avion penchera vers la gauche (roulis à gauche). Si le pilote baisse l’aile
droite, l’avion penchera vers la droite (roulis à droite).
Les gouvernails de direction : Ils permettent de faire tourner le nez de l’avion de gauche à droite.
Si le nez de l’avion tourne à gauche, il effectue un lacet à gauche. Si le nez de l’avion tourne à
droite, il effectue un lacet à droite.
Fuselage : C’est la plus grosse partie de l’avion et elle sert à transporter les passagers et la
cargaison.
Manœuvres
Le vol en palier : le vol en pallier est assez simple. L’avion va en ligne droite.
Le vol en montée : l’avion monte en ligne droite.
Le vol en descente : l’avion descend en ligne droite.
Lacet à gauche
Vol en pallier
Tangage vers le haut
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
Roulis à gauche
Voici les différentes parties de l’avion.
Stabilisateur vertical
Gouvernail de direction
Fuselage
Gouvernail de profondeur
Stabilisateur horizontal
Aileron
Les hélicoptères : Les hélicoptères ont une hélice horizontale appelée rotor. Elles n’ont pas
besoin de propulsion vers l’avant. En tournant, les pales du rotor créent sous elles une zone de
haute pression et une zone de basse pression au-dessus. Cela produit la portance nécessaire
pour maintenir l’hélicoptère dans les airs.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
LES ADAPTATIONS DU CORPS DE L`OISEAU PERMETTANT LE VOL
1. Un oiseau possède une forme aérodynamique.
2. L’aile d’un oiseau et chacune de ses plumes ont la forme d’une aile d’avion, courbée sur le
dessus et plus étroite en dessous.
3. L’énergie nécessaire pour le vol est fournie par de gros muscles qui se trouvent dans son
corps. Les puissants muscles de la poitrine (pectoraux) font monter et descendre les ailes.
4. Les clavicules des oiseaux sont fusionnées en un « bréchet » qui forme un cadre rigide qui
empêche le corps d’être écrasé lorsque les puissants muscles se contractent.
5. La queue est utilisée pour contrôler la direction du vol.
6. Les ailes sont recouvertes de plumes très denses qui emprisonnent l’air.
7. L’aile d’un oiseau peut changer de forme. Lorsque l’aile s’abaisse, elle pousse l’air vers
l’arrière. Des plumes spéciales, situées au bout des ailes, se rapprochent pour aider à
pousser l’air vers l’arrière. C’est ce qui fait avancer l’oiseau.
8. Lorsque les ailes s’élèvent, les plumes du bout s’écartent pour laisser passer l’air. Ceci
permet de réduire la résistance de l’air et signifie que l’oiseau dépense moins d’énergie à
pousser contre l’air.
9. Pour s’envoler, un oiseau doit battre des ailes très fort, afin de forcer l’air à s’écouler
rapidement sur le dessus des ailes et produire de la portance. Arrivé à une certaine
altitude, le rythme de battement des ailes peut être réduit.
10. Les os des oiseaux contiennent plusieurs espaces creux, ils sont légers et forts.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
11. Les poumons sont connectés à un réseau de sacs aériens qui se remplissent d’air et qui
fournissent de l’oxygène à l’oiseau durant le vol.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
Utilisation des ailes lors du vol
Dans le cas de certains oiseaux qui planent, le mouvement vers l’avant peut aussi être initié par
un plongeon peu profond. Une fois que l’oiseau est en mouvement, il battra ses ailes et utilisera la
poussée de l’air vers l’arrière à chaque fois qu’il abaissera les ailes pour générer une poussée.
Certains oiseaux courent sur l’eau ou sur le sol, exactement comme un avion sur une piste de
décollage, afin de créer un mouvement d’air et d’augmenter leur capacité à obtenir de la portance.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
LES ADAPTATIONS DES INSECTES (LE VOL DES INSECTES)
1. Généralement, les insectes sont petits et légers.
2. Les ailes des insectes sont beaucoup plus minces et plus plates que les ailes des oiseaux.
Elles sont souvent plates au repos.
3. Les ailes se courbent une fois qu’elles commencent à battre.
4. Lorsqu’un insecte abaisse ses ailes, elles poussent l’air. Cette poussée déplace l’insecte
vers le haut et vers l’avant.
5. Certains insectes possèdent des ailes simples (une paire) et d’autres possèdent des ailes
doubles (deux paires).
6. Les ailes des insectes sont attachées à la section centrale du corps qu’on nomme le
thorax.
7. Certains insectes qui possèdent deux paires d’ailes joignent les ailes situées en avant et
en arrière en une plus grande surface permettant de pousser l’air.
8. Les insectes possèdent des muscles spécialisés pour déplacer leurs ailes.
9. Les muscles permettant aux insectes de voler doivent être réchauffés avant de travailler.
La température corporelle des insectes varie avec la température de leur environnement
immédiat. Lorsqu’il fait froid à l’extérieur, leur température corporelle est trop basse pour
voler.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
FONCTIONNEMENT ET CONSTITUANTS DE LA MONTGOLFIERE
Principe d’Archimède : http://www.cea.fr/content/download/5550/298808/file/09_archimede.swf
Les montgolfières fonctionnent selon le principe d’Archimède. Selon le principe d’Archimède, la
poussée est égale au poids du liquide ou du gaz que l’objet déplace. C’est une force dirigée vers
le haut, exercée par un liquide (ex : l’eau) ou par un gaz (ex : l’air). Si la poussée est supérieure
ou égale au poids de l’objet, celui-ci flotte. Au contraire, si la poussée est inférieure au poids de
l’objet, celui-ci coule.
Dans la montgolfière, l’air chauffé pèse moins que l’air ambiant (il est plus léger). L’enveloppe de
la montgolfière empêche l’air chaud de se mélanger avec l’air froid, ce qui permet à l’air dense et
froid de supporter la masse de la montgolfière et de la garder dans les airs. *L’air chaud est plus
léger que l’air froid.*
Le pilote de la montgolfière peut contrôler les mouvements de haut en bas (altitude). Le vent
contrôlera et influencera la direction de la montgolfière.
Pour une descente rapide en montgolfière, on ouvre l’orifice (le trou) et on laisse de l’air chaud
s’échapper de l’enveloppe. Pour garder la même altitude, le bruleur est activé à toutes les 30
secondes.
Aérostats : Techniquement, un aérostat ne vole pas vraiment. Le vent contrôle le direction et la
vitesse de l`objet.
Planeurs : Les ailes (ou les membranes) d’un planeur agissent réciproquement avec les courants
d`air (air en mouvement). Dans l’air immobile, les planeurs termineront toujours à une altitude
inférieure à leur départ.
Vol ramé : Le vol ramé utilise l`énergie du corps pour voler ou pour gagner de l`altitude.
Vol motorisé : Le vol motorisé utilise un moteur pour voler ou pour gagner de l`altitude.
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
LA CHUTE LIBRE
Deux éléments affectent la vitesse de descente d’un objet en chute libre.
1. La gravité (la force qui nous maintient au sol).
2. La résistance au vent (le principe de la trainée).
Les deux forces agissent ensemble, une attirant l’objet vers la terre (gravité) et l’autre freinant sa
chute (trainée). L’équilibre des deux forces donne la vitesse maximale de la chute de l’objet
(vélocité terminale)
C’est le phénomène de la vélocité terminale qui permet à un parachutiste de descendre en sureté
jusqu’au sol.
L`OXYDATION
L`oxydation se produit lorsqu`une substance se combine (réagit) avec l`oxygène.
La rouille est une réaction chimique entre le fer et l`oxygène qui forme l`oxyde de fer qu`on
appelle aussi la rouille.
Par exemple, lorsque les fruits brunis (une pomme devient brune lorsqu’elle est coupée et laissée
à l’air libre), cela est une réaction entre le fruit et l’air (l’oxygène). Cette réaction s’appelle
l’oxydation. Un moyen de ralentir cette oxydation est de mettre du jus de citron sur les fruits (le jus
de citron est acide).
Document inspiré d’Edmonton Public Schools, 1997
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