TPE 1èreS4
Aérodynamisme
Le requin
A première vue, le requin semble être un poisson comme les autres. Il est en fait plus "aérodynamique" que les autres poissons. Nous allons démontrer pourquoi et surtout souligner les applications possibles aux moyens de transports même si cela peut paraître étonnant.
C'est donc la peau du requin qui lui permet de telles performances, Cela montre que certains paramètres de l'aérodynamisme ne sont pas visibles a l'oeil. Cela peut paraître surprenant car quand on pense à l'aérodynamique, on pense directement à la forme globale de l'objet.
Ces propriétés ont été prouvées récemment, par Amy Lang et son équipe de chercheurs. Leurs recherches les ont amenés à faire la découverte suivante :
Les écailles, grâce à leurs rainures, créent des perturbations dans le flux d'eau : des tourbillons. Ces-derniers maintiennent l'eau près du corps du requin, et diminuent ainsi la résistance exercée par l'eau. Cet effet est déjà connu. C'est l'effet "riblet".
C'est donc la peau du requin qui lui permet de telles performances, Cela montre que certains paramètres de l'aérodynamisme ne sont pas visibles a l'oeil. Cela peut paraître surprenant car quand on pense à l'aérodynamique, on pense directement à la forme globale de l'objet.
Pour mettre en évidence ces rainures particulières au requin, nous avons donc choisi de faire une observation au miscroscope de ses écailles.
Voici les résultats de notre expérience :
On observe bien la présence des rainures sur les écailles du requin.
Cette observation nous permet de réaliser les schémas suivants :
De plus, ces écailles évitent les tourbillons car leurs rainures permettent de canaliser et de guider l’eau. L’eau s’écoule ainsi entre les rainures des écailles de l’animal. Comme cet écoulement est guidé, on a donc un écoulement de l’eau sur le requin dit laminaire, (notion introduite au XXème siècle par J. Boussinesq et O. Reynolds), c’est à dire régulier et droit, et non un écoulement turbulent de l’eau, qui ralentirait considérablement le requin si il y avait des turbulences dans sa couche limite, ce qui est par contre le cas pour un poisson commun.
On a ainsi mis en évidence le fait que les écailles du requin lui permettent de réduire le volume de la couche limite grâce aux rainures qui guident l'eau mais aussi d'éviter les tourbillons, et ces améliorations lui confèrent un très bon hydrodynamisme.
Grâce à cette expérience, nous avons pu confirmer notre thèse, et identifier clairement les rainures sur les écailles de requin (rainures absentes sur la plupart des autres poissons n’appartenant pas à la famille des requins). C’est donc en partie grâce à ses écailles que le requin doit sa vitesse phénoménale dans l’eau. Et c’est grâce à cette forme particulière des écailles que les ingénieurs du XXIè siècle vont pouvoir concevoir des innovations.