La poussée vélique
Cette force est appelée la poussée vélique.
Remarque: la poussée vélique est toujours perpendiculaire à la voile.
Lorsqu’un plan est orienté à de faibles angles
d’indice (entre 5° et 20°) dans un fluide en
écoulement, il se crée une dépression sur la
face externe et une pression sur la face
intérieure : l’écoulement est dit laminaire. Au-delà de 20° à 35° environ les filets d'air décrochent plus ou moins loin en arrière du bord d’attaque du profil et l’écoulement devient semi turbulent.
Aux grands angles l’écoulement devient totalement turbulent et c’est donc principalement la pression sur l’intrados qui génère la force vélique.
Ecoulement semi-turbulent
Les forces sur la voile; angle= 5° à 20°
Au niveau du centre vélique va s'appliquer la poussée vélique.
L'interaction du vent et des voiles crée une force transmise au voilier.
En effet, la voile crée une barrière au flux d'air.
Celui-ci est donc dévié. Une partie du vent passe par l'extérieur de la voile du côté appelé extrados alors que l'autre partie passe par l'intérieur de la voile, côté intrados.
Le vent passant côté extrados parcourt plus de chemin que le vent intérieur, il est donc accéléré par rapport au vent intrados, pour sortir de la zone de déviation en même temps.
Car la nature a horreur du vide et le comble le plus rapidement possible.
Or selon l'effet venturi, la pression d'un fluide diminue quand sa vitesse augmente et elle augmente quand sa vitesse diminue.
Une zone de dépression apparaît donc derrière la voile et une zone de surpression à l'intérieur. La surpression pousse la voile et la dépression aspire la voile. Deux forces apparaissent donc.
Le vecteur représentant la force de surpression peut-être représenté par le vecteur AB.
Le vecteur représentant la Force de dépression peut être représenté par le vecteur BC.
Nous pouvons remarquer que B appartient aux deux vecteurs. Il est le point à l'extrémité de AB et en même temps l'origine du vecteur BC.
Nous pouvons donc utiliser la relation de Chasles pour additionner les deux vecteurs et trouver la force transmise au voilier.
Force transmise = Force de surpression +Force de dépression
=AB + BC
=AC
Un peu de mécanique des fluides pour comprendre la portance sur les voiles
Les fluides n’ont pas de forme propre. Le positionnement de leur molécules se modifie sans cesse. Ces dernières réagissent entre elles de façon collective et pour d’infimes distances elles se repoussent. Mais pour des distances à peine plus grandes, elles s’attirent. Ce phénomène d’attraction-répulsion dicte leur conduite. Une molécule accélérée entraine ses voisines, une molécule arrêtée freine ses voisines, c’est le principe de continuité.
Théorème de Bernoulli (loi de conservation de l’énergie):
Mise en évidence
Le tuyau est fermé. Une pression s’exerce sur ses parois : c’est la pression statique. On peut l’évaluer en perçant le tuyau. La hauteur du jet s’écoulant par la fuite ainsi créée donnera une indication de sa valeur.
Le tuyau est ouvert. La pression statique diminue (Le jet sortant de la fuite est moins important). Au contraire, à l’embouchure du tuyau, c’est l’abondance. La pression dynamique est matérialisée par le jet sortant du robinet.
On en conclut que la pression dynamique augmente lorsque la pression statique diminue et inversement.
L’effet Venturi :
L'effet Venturi est le nom donné à un phénomène où la pression d'un fluide diminue lorsque la vitesse de son écoulement augmente.