Les forces (aéro/hydro)dynamiques
L'aérodynamisme est un phénomène qui s’applique aux corps en mouvement dans l’air (voiture, avion, cerf-volant, …) et permet de qualifier la résistance aérodynamique d'un corps en fonction de différentes forces physiques. Plusieurs de ces forces sont mises en jeu lorsqu’un objet se déplace, les forces principales étant la force de trainée (voir article), la force de portance (voir article) et la force de dérive.
Néanmoins, d’autres forces s’appliquent à tous les objets en général (voir image). Le poids, d’origine gravitationnelle et inertielle, est plus important que la portance et permet donc aux véhicules de rester sur terre. Une autre force exercée est la poussée. Cette dernière est exercée par le véhicule lui même. Elle correspond donc à la force du moteur et à sa capacité à propulser l’objet. La poussée sera toujours plus importante que la trainée, mais quand elle augmente, la valeur de la traînée augmente aussi. C’est la résistance aérodynamique.
D’autre forces sont mises en jeu quand le corps se trouve sous l’eau. Même si la force gravitationnelle, la traînée et la portance sont toujours présentes, les corps sous l’eau font face à la poussée d'Archimède. La loi physique de cette poussée d'Archimède explique qu'un «corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale vers le haut égale au poids du fluide déplacé ». La formule qui permet de calculer cette poussée (en N) est donc:
PArchimède = Vdéplacé × Mf × g
Vdéplacé = le volume déplacé en m^3
Mf = la masse volumique du fluide en kg/m^3
G = l'intensité de pesanteur ou gravité, en N/kg (sur Terre g = 9,81 environ)
On observe donc, que sur Terre, dans un même fluide, la force exercée par la poussée d’Archimède sur un corps sera différente en fonction du volume de ce corps. Par exemple, dans le monde des animaux marins, un animal plus gros et plus dense (comme la baleine) aura à faire à une poussée plus importante que des animaux plus petits (tel un poisson). Il sera donc plus difficile pour la baleine de plonger en profondeur qu’un poisson mais il sera plus facile pour elle de remonter à la surface. Aujourd’hui, plusieurs véhicules tentent de réduire ou d’augmenter ces forces aérodynamiques. C’est le cas des voitures de courses, qui tentent de réduire la force de trainée, notamment grâce à des ailerons, afin d’augmenter la vitesse de pointe. Les avions aussi cherchent à trouver de nouvelles techniques afin d’augmenter la force de la portance et réduire le coût des carburants.
