Les principes de la mécanique
Principe de l'action réaction :
| « Tout corps A exerçant une force sur un corps B subit une force d'intensité égale, de même direction mais de sens opposé, exercée par le corps B ». |  |
L'écriture de cette loi naturelle est attribuée à Newton comme sa troisième loi, mais c'est donc un principe naturelle qui ne se démontre pas mais s'observe.
De nombreux exemples sont possibles pour illustrer ce principe et de nombreuses applications ont pû être mise en oeuvre avant et après que Newton l'ai énoncé. Chacun a pu ainsi observer la pomme de douche reculer dans la baignoire lorsque l'eau en sort...
La seiche :
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La seiche est un animal relativement simple (mais pas bête paraît il ?) qui dispose de 2 moyens de propulsion :
L'ejection de cette masse d'eau a pour effet de propulser la seiche en réaction. En effet, pour ejecter l'eau, il y a une force de la seiche sur la colonne d'eau dans le tube, qui, en réaction crée une force sur la seiche. Les méduses se déplacent suivant le même procédé :
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Les avions à réactions :
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Les avions à réaction, au sens mécanique, fonctionnent sur le principe de l'action-réaction exactement comme la seiche. L'air ejecté à l'arrière de la tuyère est poussé par le moteur et en contre partie, l'air pousse le moteur et donc l'avion. D'un point de vue technologique, cela se complique un peu. Les fusées fonctionnent de la même manière mécaniquement (mais pas technologiquement). |
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Les hélicoptères :
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Les hélicoptères sont des appareils très sophistiqués. Pour résumer, une turbine fait tourner une hélice constituée de plusieurs pales. Le premier problème est que d'après le principe d'action-réaction, cela signifie que les pales feraient tourner la cabine. Et c'est vrai. Il faut bien évidemment corriger ceci pour ne pas avoir une cabine qui tourne sur elle même. C'est l'objectif de la petite hélice à l'arrièrede la queue. Celle ci exerce une force qui, grace au bras de levier, crée un moment pour empécher la cabine de tourner sous l'effet du principe d'action réaction. Si une avarie intervient dans le système de compensation crée par la petite hélice, alors, la cabine aura une accélération angulaire autour de l'axe du rotor principal. L'appareil se retrouvera rapidement incontrôlable (on peut trouver des vidéos montrant ce phénomène). |
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D'autres solutions sont possibles : avec 2 hélices identiques tournant en sens contraire, les moment s'annulent sur la cabine. Les deux hélices peuvent être sur des axes différents ou sur le même axe (c'est ce que l'on trouve sur certains hélicoptère de modélisme ou de jeux). |
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Les drones quadricopters :
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Les quadricopters sont évidemment soumis aux même règles. Si les 4 hélices tournent dans le même sens : ça ne vole pas, car les drone fait tourner les hélices -> alors les hélices font tourner le drone. Il faut que les actions mécaniques exercéces par les hélices sur le drone fasse une somme nulle :
Attention à ne pas inverser les hélices !! |
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Pour le vol stationnaire : Toutes les hélices tournent à la même vitesse :
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Pour tourner sur lui même : On ralenti 2 hélices et on accélère 2 autrs (pour rester à la même altitude. Il y a donc un déséquilibre des actions mécaniques (moments ou  couples) le drone exerce plus de couples dans un sens sur les hélices et donc il tourne dans l'autre sens.
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En pratique :
Lorsque l'on étudiera un système mécanique, il faut toujours penser que si F1/2 existe, alors il existe une force F2/1 et :
F1/2 = - F2/1
Pour la petite histoire :
C'est l'histoire de jeunes gens qui veulent s'amuser et qui ont soudain l'idée de tirer un bateau avec un hélicoptère. Histoire justement de faire du ski nautique en bateau.
Ne négligeons pas le principe de l'action - réaction, si l'hélicoptère tire le bateau, le bateau retient l'hélicoptère qui se trouve déséquilibré dès le début de la tentative. Et "hop" : à l'eau l'hélico !!
(La vidéo circule sur le net)
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