Questions to the experts
Mécanique et Cinétique
Comment font les fusées pour tourner si elles ne peuvent pas s'appuyer sur l'air ?
Pour le seconde fois en dix ans je suis confronté à la même question suite à l'étude de l'air, ses manifestations dans la vie quotidienne, les expériences faites auprès des CE2 et CM1... Les avions s'appuient sur l'air pour voler, tourner... et dans l'espace, tu nous avais dit qu'il n'y avait pas d'air...
Comment font les fusées pour tourner si elles ne peuvent pas s'appuyer sur l'air pour modifier leur trajectoire ?
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Bonjour,
on peut examiner tout ce qui se déplace "en l'air" et d'abord "dans" l'air.
Le parachute ralentit la descente du parachutiste vers la Terre : le parachute s'appuie sur l'air (comme la feuille morte qui tombe). Pour l'avion, c'est plus compliqué : il décolle lorsqu'il acquiert une certaine vitesse. La poussée (portance) qu'il subit vers le haut (et qui contrebalance le poids) dépend des couches d'air qui l'entourent, de leurs vitesses et de la forme des ailes. Ensuite, le décollage dépend du poids et de l'angle des ailes par rapport au sol. La compétition entre poids, vitesse et forme des ailes fait qu'une autruche ne vole pas et qu'un cygne décolle plus difficilement qu'un canard. L'avion comme l'oiseau peuvent changer de direction en utilisant le freinage par l'air, de façon dissymétrique (ailerons) ou grâce à un gouvernail. On peut facilement le faire avec un avion en papier.
Ce qui fait avancer la fusée, ce sont les gaz éjectés, après réaction entre le combustible et le comburant embarqués. La poussée (qui, là encore, contrebalance le poids) dépend du débit des gaz éjectés et de la vitesse d'éjection (par rapport à la fusée). Si l'on s'arrange pour que les gaz soient éjectés latéralement et non dans l'axe de la fusée, celle-ci peut obliquer voire tourner sur elle-même. L'air n'est pas nécessaire.
Je me permets une petite précision de vocabulaire, si l'on veut essayer de tenir un langage cohérent. La trajectoire d'un mobile, c'est l'ensemble des positions qu'il occupe (effectivement) au cours du temps. Si un mobile tourne, sa trajectoire devient, pendant un certain temps, circulaire. Il ne convient donc pas de dire, bien que l'expression soit souvent employée à propos d'un ballon ou d'une voiture de F1, qu'il a "quitté" ou "modifié sa trajectoire". Il est par définition toujours "sur" sa trajectoire...
J'espère que ceci pourra vous être utile au cours des dix prochaines années !