Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

    

Comment estimer la force exercée par le vent ?

 

 

La force résultant de l’action du vent présente deux composantes, l’une appelée traînée T (parallèle au mouvement du vent) et l’autre portance P (perpendiculaire au vent).

Si je considère que seule la traînée t’intéresse (angle a = 90°, confrontation directe avec la direction du vent), on a alors

si Cx représente le coefficient de traînée ou de pénétration dans l’air (déterminé en soufflerie), r la masse volumique de l’air (r ~ 1,29 kg/m3), v la vitesse du vent et S la surface de contact offerte à la circulation d’air.

La démonstration de cette relation implique des connaissances universitaires avancées (équation de Navier-Stokes pour les fluides visqueux) !

 

Quelques exemples de Cx

 

 

Surface offerte S (m²)

Cx

Moto

0,7 – 0,48 (compétition)

0,90 – 0,67 (compétition)

Kart

0,35

0,80

Voiture

1,8

0,30 (bonne) – 0,50 (mauvaise)

Camion semi-remorque

9

0,90

F1

1,6

0,90

Avion léger

5

0,12

cycliste

0,5 – 0,3 (compétition)

1,00 – 0,90 (compétition)

 

Remarque

Le Cx "désastreux" d'une F1 est nécessaire pour obtenir les appuis permettant des vitesses de passage en courbe élevées : au plus fort de la mode "effet de sol", les efforts verticaux générés étaient de l'ordre de 22 kN (dont 20 % venaient des ailerons), ce qui permettait des accélérations supérieures à 4 g. Un aspect intéressant de ces efforts verticaux est que cela rend les performances plus sensibles à la masse. En effet, l'appui dû au poids propre devenant négligeable devant les appuis aérodynamiques, les efforts verticaux sont à peu près indépendants du poids. L'accélération latérale maximale devient alors inversement proportionnelle à la masse ...

 

Exemple de calcul, pour une voiture de tourisme classique dans ton cyclone (v = 200 km/h)

Pas d’histoire de force (en newton) exercée par unité de temps, donc, la force exercée par le vent est bel et bien constante.

 

Pour un mur de 20 m² de surface, Cx = 1,00 et