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Avion : accélération et gyroscope

Dossier - Peur : l'avion pour les trouillards
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Vous avez peur en avion ? Peut-être est-ce la crainte de l’inconnu. Vous ne connaissez probablement pas encore tous les principes physiques qui régissent la portance de l’appareil. Avec ce dossier, vous saurez tout des détails du vol pour exorciser vos appréhensions en avion, des turbulences aux orages en passant par les lois de Newton.

  
DossiersPeur : l'avion pour les trouillards
 

L'accéléromètre mesure le taux de changement de vitesse en ligne droite. Pour mesurer l'accélération dans les torsions et les virages, on utilise généralement un gyroscope. Ces appareils fascinants sont souvent utilisés dans les jouets pour enfants. Ils sont composés d'un disque qui tourne très vite dans un cadre et qui a été construit de manière à ce qu'il puisse tourner dans tous les sens à l'intérieur de celui-ci.

Instruments de bord. © Yuliyan Velchev - Shutterstock

La forme la plus simple de gyroscope n'est autre que la toupie. Quand le disque du gyroscope ou le corps de la toupie tourne vite, il apparaît un moment cinétique considérable (c'est ce qui permet à la rotation de continuer) qui est conservé. Il vous faudra agir pour le faire disparaître.

Nous avons déjà observé cette conservation en action quand l'eau prend un virage dans une rivière. La conservation du moment cinétique est également la raison pour laquelle un patineur tourne plus vite quand il ramène ses bras vers lui. Le moment cinétique dépend à la fois de la masse de l'objet et de la distance entre la masse et le centre de l'objet, et donc en ramenant la masse plus près du centre, le patineur tourne plus vite.

Schéma d'accéléromètre conçu aux Sandia National Laboratories. © US Government, DP

Dans le cas d'un gyroscope, quand le disque a un moment cinétique important dû à une rotation très rapide, il résiste à toute tentative de changement d'orientation, car cela modifierait le moment cinétique. Donc, quand le disque est monté dans des cadrans qui lui permettent de se balancer librement en trois dimensions, quand vous tournez l'objet auquel les cadrans sont attachés, dans notre cas un avion, le disque conserve son orientation alors que l'avion tourne autour de lui. En mesurant le changement d'orientation du disque, on peut surveiller l'accélération latérale et suivre la trajectoire du vol de l'avion.