Ascenseur du ciel
Un avion grimpe t-il plus vite qu'un ascenseur ?
Ebene :
Lycée
Autor:
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de comparer des ordres de grandeur de vitesses verticales dans différents contextes technologiques. Elle développe la capacité à analyser des données GPS et à réaliser des calculs de vitesse.
Concepts abordés :
Vitesse verticale, Mesure d'altitude par GPS, Calcul de vitesse moyenne, Pression atmosphérique et pressurisation, Forces en jeu dans les déplacements verticaux
Description de l'activité :
Lors d'un vol en avion, l'élève utilise le GPS de FizziQ pour mesurer et enregistrer l'altitude pendant la phase de montée sur une période de 30 secondes. En analysant ces données, il calcule la vitesse ascensionnelle de l'appareil et la compare à celle de l'ascenseur le plus rapide du monde (Shanghai Tower, 20 m/s). L'élève réfléchit ensuite aux différences techniques entre ces deux systèmes de transport vertical.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ et réception GPS, Un vol en avion, Cahier d'expérience FizziQ
Eclairage scientifique
La vitesse ascensionnelle d'un avion de ligne en phase de montée initiale est généralement comprise entre 7 et 10 m/s (environ 1500-2000 pieds/minute), pouvant parfois atteindre 15-18 m/s. Cette vitesse est déterminée par des facteurs comme la poussée des moteurs, la portance des ailes, la masse de l'appareil et les conditions atmosphériques. À titre de comparaison, l'ascenseur de la Shanghai Tower atteint 20,5 m/s (74 km/h), ce qui en fait le plus rapide du monde. La différence fondamentale entre ces deux systèmes réside dans leur fonctionnement : l'ascenseur utilise des moteurs électriques et des contrepoids, tandis que l'avion exploite la portance aérodynamique et la poussée de ses réacteurs. Un aspect crucial concerne la pressurisation : dans un ascenseur, la pression reste constante car le système est ouvert à l'atmosphère, alors que les avions maintiennent une pression cabine artificielle, car la pression atmosphérique diminue avec l'altitude (environ -1 hPa tous les 8,5 m).