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Nom original: TPE.pdf
Auteur: Mathis VERGES

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TPE : Wingsuit
Baptistine GAUX
Hugo ZANOLINI
Romane BRIE
Mathis VERGES

SOMMAIRE :
Introduction historique
I.Inspiration du processus face à la nature
1)Processus de biomimétisme
2)Inspiration du polatouche
3)Et de la chauve-souris
II.Fonctionnement du wingsuit
1)La combinaison
2)Une percée dans l'air
3)Un retour sur Terre
III.Répercutions de la pratique
1)Une sensation de stress et de plaisir
2)Les dangers

INTRODUCTION
Depuis toujours, l'homme cherche à
prendre son envol. À la
Renaissance, le célèbre inventeur
Léonard de Vinci est l’un des
premiers a avoir élaboré des
équipements de vol pour l’Homme.
Il inventa en 1488 une machine
pouvant s'élever dans les airs, car il
était convaincu qu'il fallait prendre
modèle sur les oiseaux. Mais il a
constaté que les bras humains
étaient trop faibles pour voler, il
fabriqua alors une machine pouvant
battre des ailes. Aucune de ses
inventions n’a jamais abouti, et de nombreuses personnes ont perdu la vie.

Un homme, Clem Sohn surnommé
« l'homme oiseau » inventa en 1930
la première combinaison de
Wingsuit qui permet une nouvelle
manière de voler. Cette
combinaison est fabriquée avec des
tubes d'acier et de la toile de
zéphyr. Il mourut lors du festival
aérien de Vincennes, car son
parachute ne s'est
malheureusement pas ouvert. Son
idée donnera un élan pour de
nouvelles inventions qui perdurent aujourd’hui.

C'est Patrick de Gayardon qui va
améliorer la wingsuit en 1994, en
réalisant l'exploit de sauter d'un avion.
Par la suite, il a découvert quelle forme
était nécessaire pour effectuer des
virages. Il utilise un tissu de synthèse et
le corps humain comme structure.

Nous allons nous demander comment le wingsuit a permis à l'Homme de réaliser
son rêve de voler . Nous verrons dans un premier temps l'inspiration du processus
face a la nature, ensuite nous étudierons le fonctionnement du wingsuit et enfin les
répercussions de la pratique.

I.Inspiration du processus face à la nature
1) Biomimétisme
Le wingsuit est un processus fortement inspiré de la nature, il est basé sur le
processus de biomimétisme. Ce dernier consiste à reproduire la nature, pour une
exploitation artificielle notamment sur des inventions humaines. L’homme imite des
mécanismes et l’organisation des écosystèmes ou des êtres vivants pour trouver de
nouvelles solutions techniques. Léonard De Vinci et Clem Sohn ont utilisés ce
procédé sans même le savoir sur leurs inventions.
Ce processus se décompose en 3 étapes : (schéma sur powerpoint)
- l'identification : repérage d'un matériau du vivant présentant une propriété
intéressante, et cela pour des domaines aussi divers que nombreux.
- la compréhension : sur la base de la connaissance de la structure du matériau,
saisir comment la propriété en question s'exprime.
- le contretypage : en utilisant des moyens qui sont en général différents des
moyens naturels, application de la découverte pour un développement industriel.

2) Inspiration du polatouche
-L'animal :
Le polatouche est un écureuil volant ne dépassant pas les 40 centimètres. Vivant la
nuit, son observation est très difficile.Le polatouche à particulièrement intéressé les
ingénieurs car cet écureuil plane pour se déplacer grâce à une membrane, appelée
patagium, un repli de peau lâche relie ses pattes antérieures et postérieures . Grâce
au patagium, il peut parcourir des distances d'au maximum 50 mètres.

Patagium

-Son vol
On appelle à tort le polatouche "écureuil volant" car en réalité ce petit mammifère
ne fait que planer. Son patagium n'est pas une aile et le polatouche n'est pas un
oiseau. Il effectue un plané lorsqu'il souhaite se déplacer. Son vol se décompose en
trois étapes : le décollage, le plané et l'atterrissage.

-Le décollage : Tout d’abord, l'animal commence par s'agripper à son arbre de
départ pour ensuite lâcher prise et faire un bond en direction de son arbre d'arrivée.
À ce moment, l'animal écarte ses membres pour tendre sa membrane.

-Le plané : Après cet étape, l'animal effectue un plané c'est la partie la plus
intéressante qui est la manière dont le polatouche plane. En effet sa membrane se
gonfle d'air à la manière du parachute ou encore de la combinaison de wingsuit
permettant ainsi au rongeur d'effectuer quelques mètres supplémentaires avant
d'atterrir. Sa queue d'environ 12 centimètres lui permet de se diriger.
-L'atterrissage : Pour finir le polatouche se place en position verticale pour atterrir
sur le tronc de l'arbre d’arrivée. Il tend ses pattes vers le tronc afin de l'agripper pour
amortir le choc.
https://www.youtube.com/watch?v=qMh0IO7F894 (Polatouche TPE)
C'est notamment grâce l’étude de la manière du planer de cet animal que la
combinaison de wingsuit a pu être conçu.Le wingsuit permet au parachutiste de
reproduire la technique de vol plané de l’écureuil volant. La combinaison reproduit
le patagium du polatouche et les membres humains sont placés aux mêmes endroits
que ceux du patagium.
Membres
antérieurs

Membres
postérieurs

3) La chauve-souris
-L'animal :

Appelée communément chauve-souris, les chiroptères (vol avec ses mains) sont des
mammifères qui comptent près d’un million d’espèces soit un cinquième des
mammifères. Les chiroptères ont tous la même anatomie, ces espèces sont plus ou
moins grandes. Ces animaux nocturnes volants sont souvent capables d'écholocation
pour s'orienter dans le noir.
-Anatomie des ailes :
Ses avant-bras et ses mains étant
très allongés lui permettent une
surface de contact avec l’air assez
importante. Ses longs doigts vont
lui permettre d’étendre son
patagium qui est la membrane
https://m.simplyscience.ch/archives-enfants/articles/incroyables-chauves-souris.html
formant l’aile de la chauve-souris.
Les 2ème et 3ème doigts de la chauve-souris sont proches et forment le bord
d’attaque de l’aile. Les clavicules et les omoplates particulièrement larges sont les
deux points d’accrochage lors du vol. Là membrane de la chauve-souris est appelée
membrane alaire. Cette membrane est constituée en quelque sorte de bandes
élastiques, elle est composée en grande partie de fibres musculaires et nerveuse
ainsi que de vaisseaux sanguins. Pour attraper l’air elle peut s’étirer ce qui génère de
la portance de plusieurs manières.
-La chauve-souris et l'homme :
Il est intéressant de constater que les
chauves-souris possèdent les mêmes os
dans les membres antérieurs que nous. Il
n’y a que la taille et l’arrangement qui
diffèrent. On repère le squelette d’un
bras, avec le coude et le poignet
matérialisés par des cercles. Le bras est
prolongé vers la droite par la main. On
peut distinguer les articulations fines des
cinq doigts, le pouce se trouvant en haut.
Le squelette de l'aile de la chauve-souris
à la même disposition que pour le bras
mais la surface de la membrane est plus
large.

-Le vol :
https://www.youtube.com/watch?v=Ni_mS4cKPXY (vol chauve souris)
Les chauves-souris sont les seuls mammifères à pouvoir voler. Elles volent à une
vitesse d'environ 40km/h. Même si certaines espèces peuvent pratiquer le vol
stationnaire, le vol battu reste le type de vol le plus utilisé en avoisinant une
fréquence de 20 battements par seconde.Le vol de la chauve-souris peut se
décomposer en deux étapes :
-Le rabattement : La chauve-souris ramène ses ailes de l'arrière vers l'avant et de
haut en bas

Rabattement

-L'ouverture : La chauve-souris ouvre ses ailes d'avant en arrière et de bas en haut.

Ouverture

Même si ces techniques de vol n'inspire pas les ingénieurs, c'est sa membrane aux
propriétés flexible et porteur qui intéresse les ingénieur pour concevoir un matériel
aux mêmes propriétés pour la combinaison de wingsuit.

II.Fonctionnement du wingsuit
Tout d’abord, qu’est-ce que le wingsuit ? C’est un sport extrême aérien qui s’associe
au parachutisme et au vol de proximité. Grâce à une combinaison souple ailée qui se
gonfle d’air, les sportifs peuvent voler grâce à une augmentation de la portance et à
une réduction de la vitesse verticale transformée en vitesse horizontale.
Dans la pratique, on distingue deux types de discipline bien distinctes :
-Le saut d'avion est le fait de s'élancer d'un avion muni d' une combinaison de
wingsuit
-Le vol de proximité, plus communément appelé « Base-Jump », consiste à s'élancer
d'un point fixe généralement d'une montage, avec une combinaison de wingsuit,
avant de longer les reliefs à très basse altitude.Une pratique du saut d'avion
approfondie est nécessaire avant d’entreprendre un vol en Base-Jump.
Nous avons effectué un sondage d'une part chez une population quelconque puis ce
même sondage auprès d'une communauté de parachutistes pour connaître les
préjugés de la pratique (population quelconque) et de la vérité (communauté de
parachutistes)
La pratique du wingsuit se résume à sauter...
(Communauté de parachutistes)

(Population quelconque)
4,80%

18,00%

24,20%
D'un avion
En Base
Jump

2,00%

Les deux

73,70%
77,20%

Population composée à 45% de femmes
et 55% d'homme, aucun n'a pratiqué le
wingsuit.

Population composée à 16% de
femmes et 83% d'hommes, la
moitié pratiquent ou ont pratiqués
le wingsuit.

Sur 200 réponses pour chaque sondage, on remarque que l'idéologie commune
préfère le saut en Base-Jump comme la discipline phare or les connaisseurs de la
pratique favorise les deux disciplines et minimise le Base-Jump.

1) La combinaison
La combinaison de wingsuit permet
de planer sur des grandes distances
et à grandes vitesses. Sur une
combinaison de wingsuit, le sauteur à
les bras et les jambes attachés au
corps mais a quand même une
grande liberté de mouvement. Avant
de pouvoir ne serait ce qu'enfiler une
combinaison de wingsuit il faut déjà
disposer d'un brevet "B" de
parachutisme ainsi qu'un minimum
de 200 sauts à son compteur personnel.
-La finesse représente la faculté à planer, c'est de la rapport de la distance sur la
hauteur.

Par exemple une combinaison ayant une finesse de 4, parcourra 4 000m en chutant
de 1000m. À titre informatif, le planeur à une finesse de 35 !
EVOLUTION DE L'ALTITUDE EN FONCTION DE LA DISTANCE HORIZONTALE D'UNE
COMBINAISON DE FINESSE 4
1200

1000

Altitude (km)

800
Trajectoire

600

400

200

0
0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Distance horizontale (km)

En conséquent, plus l'indice de finesse est élevée, plus le wingsuiter parcourra de
distance horizontale.On peut évaluer la finesse d'une combinaison à l’œil nu :

Combinaison de finesse 5

Combinaison de finesse 1

-Le textile de la combinaison est un concentré de technologie. En effet cette
dernière doit imiter la membrane de la chauve-souris. Naturellement la combinaison
n'est pas constituée de peau comme l'est la membrane de la chauve-souris. Après
avoir questionnés des professionnels nous en avons déduits que les combinaisons
sont faites de nylon et d’élasthanne.
Les caractéristiques du nylon sont la
résistance et surtout les qualités
frottantes qui en font un matériau de
choix pour les pièces de frottement. De
plus, Son faible pouvoir absorbant en fait
un tissu qui sèche rapidement,
fréquemment utilisé pour les coupevents. Le nylon est donc préconisé pour
le wingsuit, en effet la force qu'exerce le
fluide de l'air sur la combinaison est forte
et la combinaison doit résister.
L'élasthanne est l'opposé du nylon. En effet l'élasthanne
acquiert une élasticité importante (jusqu'à 600% d'allongement
avant rupture), ainsi qu'un retour à la forme d'origine après
étirement. Dû à ces caractéristiques, l'élasthanne doit être
mélangé à d'autres tissus pour être optimal.

2) Une percée dans l'air
Quelques vitesses
Un saut dure entre 30s et 3mn du départ à l'ouverture du parachute. Le wingsuit
permet d'avoir une vitesse horizontale cet qui n'est pas possible sans la
combinaison. En chute verticale, l'accélération du corps est quasi-constante : environ
10 m/s2, donc la vitesse est en constante augmentation (de 10 m/s à chaque
seconde) au début de la chute. Mais cette augmentation va être atténuée par la
résistance de l'air qui augmente quand la vitesse en chute libre augmente. Ainsi,
l'accélération s'annule et la vitesse de chute devient constante.

Vitesse horizontale
Vitesse verticale

Vitesse verticale

Équipé d’un Wingsuit, la vitesse minimale horizontale est d’environ 100 km/h. Avec
l’altitude dû à la baisse de pression atmosphérique, ces vitesses augmentent, la
vitesse horizontale atteint environ 190 km/h et la vitesse verticale peut atteindre
plus de 300 km/h en position « piqué ».
Étapes clés
Une fois en l’air, les vents aident à remplir la combinaison d’air et à la pressuriser par
les écopes, lui donnant forme et rigidité. Plus tôt la combinaison se remplit, plus elle
est performante.
Les bras forment les bords d'attaque et aident à tenir les ailes loin du corps, mais
cela n’est pas uniquement une question de muscles, la pressurisation de la
combinaison aide. C'est le « déploiement » des ailes qui créeront une vitesse
horizontale.

Plusieurs Forces s'appliquent lors de la chute, notamment la plus importante : la
portance. Le phénomène principal de la portance est la différence de pression entre
l'intrados et l'extrados. La portance est la force qui permet de se maintenir en l'air
en s'opposant au poids.

La portance est définie par la relation :

Bord
d'attaque

Bord de
fuite

Si on lâche le wingsuit du haut d'une grue, il tombera comme une feuille morte. En
revanche, si avant de le lâcher on le lance avec une vitesse horizontale suffisante, le
flux d'air va générer autour de ses ailes la portance. Cette portance va compenser le
poids et le wingsuit sera en équilibre dans l'air. Il suffit que sa trajectoire soit
légèrement inclinée pour que la vitesse soit entretenue et que le vol se poursuive.

3) Un retour sur Terre
Un saut en wingsuit dure en moyenne une minute. Ensuite le sportif doit ouvrir sont
parachutes pour ne pas s'écraser. Le temps de vol en parachute dépend du type de
vol. En base jump le temps de vol est moindre puisqu'en vol de proximité, le
wingsuiter est souvent proche du sol. Ainsi, il peut durer jusqu'à deux minutes.


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