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VITESSE ET RÉSISTANCE DE L’AIR
L’aérodynamique est la branche de la physique qui étudie l’influence de l’air sur le mouvement des véhicules.
En effet, bien qu’incolore, inodore et d’une densité relativement faible (environ 800 fois inférieure à celle de l’eau), l’atmosphère terrestre se comporte comme un milieu visqueux qui freine les déplacements des véhicules.
Autrement dit, l’atmosphère terrestre engendre un phénomène qu’on appelle la résistance de l’air.
Une loi immuable…
Diverses expériences ont permis de dégager une loi universelle et immuable : la résistance de l’air augmente comme le carré de la vitesse, elle prime très vite sur la résistance au roulement, devenant ainsi le principal obstacle au mouvement des véhicules terrestres. Réduire la résistance de l’air…
Réduire la résistance de l’air, autrement dit la traînée, est donc une préoccupation constante, soit pour gagner de la vitesse, soit pour économiser de l’énergie : les cyclistes, les skieurs, les patineurs adoptent instinctivement la position dite de ‘‘l’œuf’’.
La densité de l’atmosphère et par suite la résistance de l’air diminuent avec l’altitude, ce qui incite les avions de ligne à voler aussi haut que possible. À 20 000 mètres de hauteur, par exemple, la densité de l’air est si réduite que la traînée y est divisée par dix, ce qui permettait au Concorde d’atteindre la vitesse de 2000 km.h-1. Un calcul montre qu’au niveau de la mer et à puissance égale, il n’aurait pas pu dépasser 600 km.h-1.
À l’instar des planètes, les satellites qui évoluent dans l’espace, c’est-à-dire dans un vide presque parfait, s’affranchissent presque complètement de la résistance de l’air. Une fois sur orbite, leur mouvement devient perpétuel ou presque.
Mesurer la résistance de l’air…
Il est impossible de mesurer directement la résistance que l’air exerce sur la carrosserie d’un véhicule en mouvement, c’est pourquoi les expériences aérodynamiques nécessitent le recours à des