Par Annette Strauch | Mis à jour le 30 août 2022
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Lorsque vous menez un projet scientifique sur la façon dont la masse d’un avion en papier affecte sa vitesse, vous avez la rare chance d’expérimenter le vol directement en classe. En faisant varier systématiquement la masse de l'avion et en observant les changements de vitesse qui en résultent, vous acquérez une compréhension pratique des principes qui sous-tendent la conception réelle des avions.
Le grammage du papier détermine directement la masse de l’avion. Les supports très lourds, comme les cartons pour affiches, peuvent être difficiles à plier et produire un vol lent. À l’inverse, les papiers ultralégers comme le papier calque sont trop fragiles pour conserver leur forme aérodynamique. Le papier est généralement classé selon son poids en livres (lb), les nombres plus élevés indiquant un papier plus épais et plus lourd. Pour chaque itération de conception, testez une gamme de grammages de papier et enregistrez la distance et la durée de vol de chaque avion. Les données révéleront quel poids atteint l'équilibre optimal entre portance et traînée.
Ajouter de la masse à l'avant de l'avion, à l'aide de pièces de monnaie, de trombones ou d'autres petits objets, peut augmenter la vitesse jusqu'à un certain point. Un nez trop lourd peut faire caler les ailes et provoquer un crash. Après chaque essai, ajustez progressivement le poids ajouté et mesurez la distance et le temps de vol pour identifier la masse idéale pour une vitesse maximale.
Le centre de masse (ou centre de gravité) est le point où l'avion s'équilibre. Placez l'avion sur le bout de votre index; le point où il reste neutre est le point neutre. Si le centre de masse se situe derrière ce point, l’avion sera instable, volera plus lentement et aura tendance à décrocher. Un déplacement vers l’avant du centre de masse améliore la stabilité et, par conséquent, la vitesse. Expérimentez en déplaçant légèrement un trombone vers l'avant sur le nez et enregistrez la performance de vol qui en résulte.
La charge alaire est calculée en divisant le poids de l’avion par la surface de l’aile. Une charge alaire plus élevée permet généralement un vol plus rapide mais nécessite plus de portance pour rester en l'air. Comparez les conceptions avec différentes charges alaires en mesurant la distance et le temps pour chacune. Les données résultantes illustreront comment la charge alaire affecte à la fois la vitesse et la stabilité.
En explorant systématiquement ces variables (grammage du papier, masse ajoutée, centre de masse et charge alaire), vous créez non seulement un projet scientifique convaincant, mais vous découvrez également les principes fondamentaux aérodynamiques qui régissent le vol réel d'un avion.