Escale 3 : A quoi servent les penons ?

L'écoulement laminaire

Les écoulements correspondent au passage du fluide vent sur les voiles. Cet écoulement du fluide peut être laminaire ou tourbillonnaire.

  • Durée de l'expérience :
  • 5 minutes
  • Matériel :
  • Un sèche -cheveux
  • De la laine
  • Protocole :
  • Découper cinq brins de laine de 20 centimètres
  • Rassembler les cinq brins ensemble
  • Les tenir par une extrémité
  • Allumer le sèche-cheveux (position froide), le placer de manière à avoir l’air expulsé vers le haut
  • Placer les bouts de laine au dessus du sèche-cheveux
  • Observer
  • Observation :
  • Les brins de laine s’orientent dans le même sens que l’air expulsé par le sèche-cheveux. Ils matérialisent un écoulement laminaire.
 

L'écoulement turbulent

Les écoulements correspondent au passage du fluide vent sur les voiles. Cet écoulement du fluide peut être laminaire ou tourbillonnaire.

  • Durée de l'expérience :
  • 5 minutes
  • Matériel :
  • Un sèche -cheveux
  • Un rouleau de scotch
  • De la laine
  • Une feuille de papier
  • Protocole :
  • Découper cinq brins de laine de 20 centimètres
  • Les scotcher sur le bord de la feuille de papier
  • Découper six brins de laine de 15 centimètres
  • Disposer la feuille cartonnée en format portrait
  • Mettre trois brins de laine de chaque côté de la feuille cartonnée
  • Les scotcher à intervalle régulier sur le bord de la feuille cartonnée
  • Allumer le sèche-cheveux (position froide), le placer de manière à avoir l’air expulsé vers le haut
  • Placer la feuille au dessus du sèche-cheveux
  • Observer
  • Observation :
  • Les brins de laine ne s’orientent pas dans le même sens que l’air expulsé par le sèche-cheveux. Ils ne sont pas parallèles. La feuille fait obstacle. Les filets d’air sont déviés de part et d’autre de la feuille. Quand ils ont franchi l’obstacle, ils sont désorganisés. Ce mouvement est matérialisé par les brins de laine.

    Ce phénomène peut être également observé au bord d’une rivière. Un rocher dans l’eau est un obstacle. L’eau s’écoule de part et d’autre. En aval du rocher, on observe des remous et des tourbillons. Cela correspond à l’écoulement turbulent.

    Ce phénomène s’observe également lorsqu’une voiture cabriolet, roule à vive allure, avec la capote ouverte. Les cheveux des passagers volent dans tous les sens. Les cheveux représentent les filets d’air perturbés.
 

Les écoulements laminaires et turbulents

Les écoulements correspondent au passage du fluide vent sur les voiles. Cet écoulement du fluide peut être laminaire ou tourbillonnaire.

  • Durée de l'expérience :
  • 10 minutes
  • Matériel :
  • Un ventilateur
  • Une feuille cartonnée A4
  • De la laine
  • Du scotch
  • Protocole :
  • Découper deux brins de laine de 10 centimètres
  • Disposer la feuille cartonnée en format portrait
  • Les scotcher à intervalle régulier sur le bord de la feuille cartonnée
  • Allumer le ventilateur
  • Placer la feuille en position verticale à une dizaine de centimètre du ventilateur
  • Observer
  • Modifier l’angulation de la feuille toujours tenue verticalement
  • Observer
  • Observation :
  • En fonction de l'angle formé entre la feuille cartonnée et le ventilateur, l'écoulement va être laminaire ou turbulent.

    Quand les penons sont horizontaux, l'écoulement est laminaire.
    A l'inverse, des penons désorganisés indiquent un écoulement turbulent (ou tourbillonnaire) de l'air sur la feuille cartonnée. Les filets d'air ne sont plus parallèles.