Aérodynamisme Et Autruche

[astrmathis]

Bonjour/Bonsoir,


Je suis élève de 1ère S et je dois donc réaliser un TPE, aussi j'aimerais avoir un peu d'aide sur quelques points.
Tout d'abord, alors que certains de mes camarades ont eu à traiter les matières qu'ils voulaient, on nous a imposer maths et SVT, qui selon moi représente le pire groupe de matière ... Malgré cette difficulté évidente, nous avons convenues de trait de la problématique suivante : Comment faire voler une autruche?

Peut-être assez étrange au premier abord, le but (souhaité) de nos travaux va être par de simuler l'écoulement de l'air sur un modèle d'aile d'autruche (préalablement modélisé par le groupe), et de modifier des variables (telles que la surface alaire, l'épaisseur, les différentes cambrures etc.) pour arrivé à une aile fonctionnelle (qui fait voler une autruche) et ainsi conclure qu'une autruche pourrait voler-ou du moins s'en approcher-si elle avait telle ou telle caractéristique sur son aile ...
Nous voudrions également nous servir d'études (et même en réaliser) pour déterminer les autres facteurs responsables de l'inaptitude au vol de cet oiseau (exemple : l'autruche a peu-être une partie de son squelette différente, peut-être des muscles atrophiés par rapport aux autres oiseaux etc. (on avait notamment pensé réaliser une étude statistique pour cela)). Enfin on avait aussi prévu de faire un petit parallèle dans un contexte de sélection naturelle sur : pourquoi l'autruche n'a pas eu besoin de voler ou réciproquement (notamment faire le lien avec les dinosaure).

Bref un projet assez complet en somme mais peut-être difficile à traiter.

Pour la modélisation, je me suis inscrit à un cours sur "open classroom" pour maîtriser le logiciel Blender.
Pour la simulation c'est un peu plus compliqué, c'est un monde que je ne connais pas vraiment. Nous voulions à la base utiliser "Solids Work flow simulation" mais le prix nous a vite fait changer d'avis. Connaissez-vous un logiciel plus abordable (maximum 100 euros, voir même gratuit) pour réaliser ce genre de simulation (cf plus haut) assez minimaliste?

Aussi, pensez-vous que compiler plusieurs informations d'internet sur le physique des oiseaux en vue de réaliser une étude basé en partie sur des statistiques (réaliser nous-même) est pertinent?

Enfin que pensez-vous de notre projet de manière générale et de notre stratégie?



Merci d'avoir pris le temps de me lire,

Cordialement,

Mathis
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[aro31]

pour la SVT, je vois mais pour les maths... ? je vois surtout de la physique

pour ce qui est des stats, c'est effectivement des maths. moi je te proposerais de comparer les caractéristiques des oiseaux qui ont des vols très différents
le hibou/chouette qui ont des vols très silencieux meme si ce sont des oiseaux très lourds
l'albatros qui lui aussi est un oiseau lourd et qui a un décollage des plus poussif
l'autruche ou la poule qui ne volent pas même si elles essayent
un petit passereau comme le moineau
je ne mettrais pas le manchot
et pourquoi pas la chauve souris qui est un mammifère ?

tu pourrais faire des comparaisons de surface d'ailes, d'envergure ailes depliees en rapport avec le poids de l'animal. ou la nature des plumes ou des particularités du squelette.


ce genre de stati convient tout à fait pour un TPE, pour peu que les info, vous alliez les récupérer vous même. mon fils avait fait son TPE sur le sommeil et ils ont procédé par sondage. ils ont établi un questionnaire et ont fait des stat. ils n'ont finalement pas utiliser l'ensemble des questions et ont traite sommeil et age et ils ont eu 16/17/18 et pourtant ils n'avaient fait que des histogrammes (mais avaient travaillés sur 200 questionnaires remplis).

mefies toi quand même que le sujet ne soit pas trop traité sur internet
https://www.universalis.fr/encyclope...l-des-oiseaux/
donc effectivement il faudrait faire un chapitre plus original avec ce qui faudrait faire pour que l'autriche puisse voler ou un chapitre sur l'evolution vers le retour du vol pour l'autruche est est encore possible (as t'elle encore les "genes du vol"?). dans la genetique il ya toujours des maths...

[astrmathis]

pour la SVT, je vois mais pour les maths... ? je vois surtout de la physique

Alors oui il y a quand même de la physique, Math et Svt nous sont imposés car nous nous faisons aider seulement par un prof de math et de SVT, ils nous ont quand même donné l'autorisation d'intégrer un peu de physique (histoire d'intégrer le concept d’aérodynamisme).

Pour les maths il y a en effet de la statistique, mais aussi peu être s'intéresser à la géométrie de l'aile, et s'intéresser à la programmation de la simulation.

pour ce qui est des stats, c'est effectivement des maths. moi je te proposerais de comparer les caractéristiques des oiseaux qui ont des vols très différents
le hibou/chouette qui ont des vols très silencieux meme si ce sont des oiseaux très lourds
l'albatros qui lui aussi est un oiseau lourd et qui a un décollage des plus poussif
l'autruche ou la poule qui ne volent pas même si elles essayent
un petit passereau comme le moineau
je ne mettrais pas le manchot
et pourquoi pas la chauve souris qui est un mammifère ?

tu pourrais faire des comparaisons de surface d'ailes, d'envergure ailes depliees en rapport avec le poids de l'animal. ou la nature des plumes ou des particularités du squelette.

C'est ce qu'on comptait un peu faire, autrement dit mettre en avant par ce genre d'étude les caractéristiques essentiels pour voler (que l'autruche ne possède pas).

mefies toi quand même que le sujet ne soit pas trop traité sur internet
https://www.universalis.fr/encyclope...l-des-oiseaux/
donc effectivement il faudrait faire un chapitre plus original avec ce qui faudrait faire pour que l'autriche puisse voler ou un chapitre sur l'evolution vers le retour du vol pour l'autruche est est encore possible (as t'elle encore les "genes du vol"?). dans la genetique il ya toujours des maths...

Pour ce qui est de l'originalité, bien que le thème (l'aérodynamisme, les oiseaux) a été vu et revu, je n'ai pas trouvé de projet similaire au notre sur internet (et dans mon entourage de manière général). Intégrer de la génétique semble également être une bonne idée.


Je vous remercie de votre réponse,

Mathis.

[FARfadet00]

Bonjour,

votre sujet me paraît assez sympa. L'énoncé prête certes à sourire, mais vous proposez une vraie démarche pour répondre à la question. Le seul hic, à mon avis, c'est que ça risque d'être un peu ambitieux pour un sujet de TPE ...

Concernant le logiciel de simulation, mauvaise nouvelle pour vous : c'est généralement très cher. La référence en matière de simulations en mécanique des fluides (l'étude l'écoulement de l'air sur une aile, c'est de la mécanique des fluide) est le logiciel Comsol Multiphysics, 8 000 € la licence. En tapant rapidement "Free Software Fluid Mechanics" dans Google, je suis tombée sur un certain nombre de résultats. Je ne sais pas ce que valent ces logiciels, mais ça se tente. Et puis pour un TPE, pas besoin d'être hyper exigeant.

Un conseil : ne passez pas trop de temps sur Blender tant que vous n'avez pas choisi votre logiciel de simulation. Il n'est pas dit que tous les logiciels soient capables d'importer des objets créés ailleurs.

Il me reste une interrogation : quelle idée vous faites vous des simulations numériques ? C'est en soi une discipline scientifique à part entière, premièrement, et deuxièmement je ne suis pas sure que les équations d'écoulement de l'air soient tout à fait à la portée d'élèves de 1èreS. C'est un peu plus subtil que de fournir uniquement un modèle créé dans Blender et d'appuyer sur un bouton pour voir si ça vole ou pas ...

Enfin bref, bon courage dans votre recherche et n'hésitez pas à nous faire part de vos résultats !

Cordialement

PS: si jamais vous étiez à court d'inspiration au moment de rédiger votre conclusion, vous pourrez toujours suggérer que vos travaux ont permis de montrer qu'il n'est pas évident de faire voler une autruche avec ses propres ailes, mais qu'une bonne catapulte pourrait faire l'affaire. (C'est une blague, bien sûr, je n'encourage pas à la maltraitance animale !)

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonsoir,
avant de s'intéresser à l’aérodynamisme il faudrait savoir si une autruche pourrait fournir l’énergie nécessaire au vol:
Poids d'un mâle 150kgf, femelle 90Kgf pour mémoire :https://fr.wikipedia.org/wiki/Daedalus_(avion)
34 m d'envergure pour 100Kgf au décollage!
JR

[astrmathis]

Bonjour,

votre sujet me paraît assez sympa. L'énoncé prête certes à sourire, mais vous proposez une vraie démarche pour répondre à la question. Le seul hic, à mon avis, c'est que ça risque d'être un peu ambitieux pour un sujet de TPE ...

Concernant le logiciel de simulation, mauvaise nouvelle pour vous : c'est généralement très cher. La référence en matière de simulations en mécanique des fluides (l'étude l'écoulement de l'air sur une aile, c'est de la mécanique des fluide) est le logiciel Comsol Multiphysics, 8 000 € la licence. En tapant rapidement "Free Software Fluid Mechanics" dans Google, je suis tombée sur un certain nombre de résultats. Je ne sais pas ce que valent ces logiciels, mais ça se tente. Et puis pour un TPE, pas besoin d'être hyper exigeant.

Un conseil : ne passez pas trop de temps sur Blender tant que vous n'avez pas choisi votre logiciel de simulation. Il n'est pas dit que tous les logiciels soient capables d'importer des objets créés ailleurs.

Il me reste une interrogation : quelle idée vous faites vous des simulations numériques ? C'est en soi une discipline scientifique à part entière, premièrement, et deuxièmement je ne suis pas sure que les équations d'écoulement de l'air soient tout à fait à la portée d'élèves de 1èreS. C'est un peu plus subtil que de fournir uniquement un modèle créé dans Blender et d'appuyer sur un bouton pour voir si ça vole ou pas ...

Enfin bref, bon courage dans votre recherche et n'hésitez pas à nous faire part de vos résultats !

Cordialement

PS: si jamais vous étiez à court d'inspiration au moment de rédiger votre conclusion, vous pourrez toujours suggérer que vos travaux ont permis de montrer qu'il n'est pas évident de faire voler une autruche avec ses propres ailes, mais qu'une bonne catapulte pourrait faire l'affaire. (C'est une blague, bien sûr, je n'encourage pas à la maltraitance animale !)

Merci pour votre réponse complète (et désolé de ma réponse tardive) !

Oui l'un des problèmes de notre projet est qu'il est quand même très (trop) ambitieux, et encore il y a eu des évolutions depuis la dernière fois : on compte par exemple se rendre dans divers musée pour réaliser des mesures sur des maquettes d'oiseaux (dans le cadre de notre étude).

Sinon pour ce qui est de votre question sur la simulation numérique : nous ne voulons pas faire quelque chose de trop complexe (quoique, au niveau mathématique ça pourrait être intéressant), on aimerait simuler l'écoulement de l'air un peu comme des constructeurs d'aéronefs le ferais avec leur aile dans une soufflerie, en fonction des résultats qu'ils obtiennent, ils modifient ou non leur aile. Il s'agira surtout d'agir sur des variables d'équations "basique" en terme de vol, comme l'équation de la force de portance ou de la traînée (je tiens à préciser que j'ai mon BIA et que je fais actuellement mon théorique aéronautique du PPL, je pense que ça peut être un atout). Le but ne sera pas forcément d'aboutir à une aile capable de faire voler l'autruche à coup sûr mais disons d'obtenir une aile plus apte à cela.
Cependant, il serait quand même intéressant de manipuler des équations un peu plus complexe (faisant intervenir des intégrales de fonctions).

Pour ce qui est de votre post scriptorium, je suis d'accord avec la première partie, il n'est pas évident de faire voler une autruche, et je pense qu'il est important de ne pas oublier que cette conclusion risque d'être une issue possible à notre TPE, mais je ne pense pas que cela soit grave, nos profs nous ont dit que le plus important était la démarche mise en oeuvre pour essayer de répondre à la question.

Cordialement,

Mathis.

PS: j'essaierais d'actualiser ce post de temps à autre pour faire part de l'évolution du projet.

[astrmathis]

bonsoir,
avant de s'intéresser à l’aérodynamisme il faudrait savoir si une autruche pourrait fournir l’énergie nécessaire au vol:
Poids d'un mâle 150kgf, femelle 90Kgf pour mémoire :https://fr.wikipedia.org/wiki/Daedalus_(avion)
34 m d'envergure pour 100Kgf au décollage!
JR

Bonjour,

Cette partie (comment lui donner la force nécessaire au décollage) sera traité et le problème mis en avant dans la partie étude (cf mon poste plus haut) et complétera la partie aérodynamique. On avait aussi pensé à ce qui pourrait se passer si on laisser une population d'autruche dans un environnement qui évoluerait de manière à ce que petit à petit, le vol devienne indispensable à leur survie (c'est plus une question autour de la sélection naturelle).

Cordialement

[minushabens]

On avait aussi pensé à ce qui pourrait se passer si on laisser une population d'autruche dans un environnement qui évoluerait de manière à ce que petit à petit, le vol devienne indispensable à leur survie (c'est plus une question autour de la sélection naturelle).

on peut imaginer de tels scenarios : par exemple placer leur nourriture de plus en plus haut pour les obliger à sauter puis à voler. Logiquement seules les plus petites arriveraient à sauter et si leurs ailes ne se réduisent pas, au cours des générations la masse des autruches se réduirait jusqu'à ce que le ratio portance/poids leur permette de voler. Mais l'évolution est capricieuse, rien ne dit que les autruches n'iraient pas développer une autre adaptation plutôt que le vol. En tout cas c'est le genre d'idées avec lesquelles il est amuant de jouer.

[astrmathis]

on peut imaginer de tels scenarios : par exemple placer leur nourriture de plus en plus haut pour les obliger à sauter puis à voler. Logiquement seules les plus petites arriveraient à sauter et si leurs ailes ne se réduisent pas, au cours des générations la masse des autruches se réduirait jusqu'à ce que le ratio portance/poids leur permette de voler. Mais l'évolution est capricieuse, rien ne dit que les autruches n'iraient pas développer une autre adaptation plutôt que le vol. En tout cas c'est le genre d'idées avec lesquelles il est amuant de jouer.

En effet cette idée est assez pertinente! Merci de votre intervention, nous nous y pencherons dans pas longtemps!

[Dynamix]

avant de s'intéresser à l’aérodynamisme il faudrait savoir si une autruche pourrait fournir l’énergie nécessaire au vol:

C' est le seul point intéressant .
N' importe quoi peut voler , même un menhir .
Il suffit de lui coller une motorisation suffisante et de le stabiliser .
L' aérodynamique , c' est comme le diable , on peut toujours s' arranger .

[astrmathis]

C' est le seul point intéressant .
N' importe quoi peut voler , même un menhir .
Il suffit de lui coller une motorisation suffisante et de le stabiliser .
L' aérodynamique , c' est comme le diable , on peut toujours s' arranger .

Bonjour,
Le but est d'essayer d'obtenir un résultat "naturelle" et le plus "simple" possible (ça fait beaucoup de ""), autrement dit des changements qui seraient susceptibles d'arriver dans un contexte de sélection naturelle particulière. Ainsi il faut bien évidement un équilibre entre aérodynamisme et morphologie (je ne sais pas si je me suis fait comprendre).

[astrmathis]

Désolé pour les fautes sur mon dernier message.

[Dynamix]

autrement dit des changements qui seraient susceptibles d'arriver dans un contexte de sélection naturelle particulière.

Ces changements seraient tellement important que le résultat n' aurait plus rien à voir avec une autruche .

[chasertornado59]

Un Menhir peut voler, bah oui un menhir c'est comme un astéroïde lol

[albanxiii]

Un astéroïde ne vole pas, et merci de limiter les interventions au sujet de ce fil.

Pour la modération

[astrmathis]

Ces changements seraient tellement important que le résultat n' aurait plus rien à voir avec une autruche .

Alors pourquoi ne pas changer la problématique en :
Quelles évolutions pourraient permettre à une population initialement composée d'autruche de voler?

Le but de nos travaux de simulation numérique serait alors de déterminer les évolutions les plus probables de l'aile d'autruche.

[Dynamix]

Pas que l' aile .
Il faudrait qu' elle s' allège et qu' elle se muscle différemment .
Et qu' elle s' allonge un peu pour la stabilité .
A part le bec , elle finirait par ressembler à une cigogne .

Même problème , même solution .
La nature manque d' imagination .

[LeMulet]

D'ailleurs les ancêtres des ratites qui étaient moins lourds pouvaient apparemment voler selon certains chercheurs.
Voir ici : https://www.francetvinfo.fr/animaux/...er_607437.html

[jiherve]

Bonjour,

autrement dit des changements qui seraient susceptibles d'arriver dans un contexte de sélection naturelle particulière.

La sélection naturelle à déjà agit, elle a fait de petits théropodes volants (la majorité des oiseaux) dont la corpulence s'est adaptée en conséquence et et d'autre comme l'autruche qui ne peut pas du tout voler mais courre très vite.
Donc encore s’intéresser à l’énergie produite de façon musculaire nécessaire pour faire voler un oiseau de poids P.
JR

[astrmathis]

Bonsoir/Bonjour,

Suite à toutes vos remarques je pense modifier la problématique :
Quelles modifications (et dans quelle contexte) pourrait subir une autruche (ou son environnement) pour pouvoir voler?

Le but étant de mettre en avant par nos expérimentations ce qui permet finalement à un oiseau de voler (de manière général). Il faudrait quand même que ces modifications ne modifient pas trop "l'autruche de base" mais je suis bien conscient qu'elles entraînerons un oiseau différent (qui se rapproche comme vous l'aviez mentionné de la cigogne).

Exemple d'expérimentation : modéliser un corps d'autruche 3D, importer dans un logiciel de simulation numérique ce corps puis simuler l'écoulement d'un fluide (l'air) autour de celui-ci, en fonction, modifier ce corps de façon à obtenir l'écoulement le moins turbulent; en conclure quant aux modifications possibles du corps de l'autruche pour améliorer son aérodynamisme.

[zippo77]

Bonsoir,
je viens d"atterrir sur ton sujet, étant nouveau .
essaye de voir ce soft qui est très utilisé dans notre petit monde de aéromodéliste:
http://www.jivaro-models.org/predim_..._predim_rc.htm

le Cz coef de portance dépend du profil de l'aile, de l'incidence de l"aile. Ensuite il y a la surface, la vitesse; le nombre de Reynolds.
tu pourras, dans sa configuration actuelle faire voler ton autruche, sans rien modifier, mais la vitesse sera élevée, il te faudra quelques kilos de poussée pour tenir en vol. 'voir le suisse Yves Rossi " qui pèse dans les 145 Kg au départ de l"avion.
Espérant t'avoir aidé, et avec tous mes voeux,
Philippe