Protocole expérimental

Cet article retrace tout le déroulement de l’expérience, du problème à l’analyse des résultats, en passant par la réalisation du montage expérimental.

Après s’être renseigné sur les forces influants sur la coque du bateau, nous avions déterminé qu’une force opposée à l’avancement du bateau (la traînée) pouvait être décomposée en 6 composantes hydrodynamiques.

Nous avions aussi observé que certains paramètres influants sur la vitesse du bateau revenaient dans plusieurs de ces composantes.

Nous avons alors cherché à réaliser une expérience qui montre concrètement l’influence de ces paramètres sur la vitesse du bateau.

Il fallait donc réaliser un montage qui permettait de tracter un profil dans un bassin, sur une certaine distance, avec une force toujours identique.

Nous avons donc imaginé, puis modélisé sur ordinateur, un montage (Fig.1) qui permettrait de répondre à notre problème.

Une fois cette idée validée par l’ensemble du groupe, nous avons commencé la fabrication de notre installation.

Il fallait tout d’abord créer une sorte de bac qui devait être assez profond pour accueillir nos maquettes de bateaux et assez long pour permettre au bateau de prendre de la vitesse.

Nous avons donc commencé la fabrication d’un bac en bois (Fig.2) de dimension (200 cm x 70 cm) dans lequel nous viendrions fixer une bâche par la suite.

Une fois le bac terminer nous avons rencontré un problème de taille : la hauteur de chute du poids devait être égale à la longueur du bassin, or nous n’avions pas une hauteur assez conséquente dans la pièce.

Il fallait donc que le poids tire le bateau sur la même distance en tombant de deux fois moins haut.

Nous nous somme donc intéressés à un système à deux poulies qui permet de démultiplier la longueur tirée (quand le poids tombe de 1 mètre, le bateau est tiré sur deux mètres).

Avant de mettre en application ce système de poulies, nous avons décidé de faire une maquette à échelle réduite pour bien comprendre le mode de fonctionnement et visualiser les dimensions nécessaires au bon fonctionnement du système final (Fig.3).

Fig.3 : Maquette du système de poulies

Une fois que l’on avait bien compris la marche à suivre nous avons pu réaliser le système de poulies à échelle réel sur le montage (photo ci-dessous).

Système de poulie sur le montage réel

Il ne restait donc plus qu’à installer la bâche et la remplir d’eau pour procéder aux premiers tests. (Cf.photo)

Après quelques réglages sur l’installation, nous nous somme réuni pour procéder à l’expérimentation réelle, qui consistait à tester l’influence du poids sur la vitesse de notre bateau.

Nous avons dont pris un profil rectangulaire de 600g et l’avons mis a l’eau.

Pour effectuer les relevés, nous avons déterminé une distance de 1m. Grâce à une camera et un chronomètre placé dans le champ de vision, nous avons pu relever le temps mis par notre bateau pour parcourir ces 1 m, en notant le temps quand le bateau arrive au premier repère (marque noir sur la baguette en bois) et en le soustrayant au temps où le bateau arrive à la fin des 1 m (barre blanche en bois).

Pour s’assurer que les résultats étaient fiables, nous avons relevé une douzaine de résultats et retiré les deux résultats les plus éloignés.

Nous avons répété l’opération 9 fois (chaque fois que l’on enlève 25g jusqu'à obtenir un profil de 400g)

Une fois que nous avions les valeurs pour chaque bateau, nous avons calculé la moyenne et réalisé une courbe pour bien voir l’influence du poids sur la vitesse.

Nous avons aussi calculé l’écart type pour chaque série de résultats (temps pour parcourir un mètre) et fait une moyenne de ces écarts types pour vérifier la fiabilité de l’expérience.

Nous avons répété l’expérience, avec un autre bateau profilé, pour mettre en évidence l’influence de la forme sur la vitesse de notre bateau.

Vous pouvez retrouver l’interprétation des résultats dans cet article.