Physique

Pour notre expérience nous avons réalisé un drone a quatre hélice, alors on va parler de la physique qui permet a un quadcoptère (drone à quatre hélices) de voler.

On appelle:

  • m la masse du drone
  • le poids du drone
  • ωi la vitesse à laquelle tournent les hélices, avec ω1 la vitesse à laquelle tourne l’hélice du moteur 1, ω2 celle du deuxième moteur, etc
  • Ti est la force générée par chacune des hélices, avec T1 la force créée par l’hélice du moteur 1, T2 la force fait par celle du moteur 2

Pour que le drone reste au même point quand il est en l’air, il faut que les hélices tournent tous à la même vitesse, on appelle cela l’équilibre des vitesses. L’équilibre des vitesses s’exprime par la formule (ω1+ω3) – (ω2+ω4) = 0. Quand il y a une équilibre des vitesses alors il y a un équilibre de forces, de directions. Quand le drone reste au même point dans l’espace alors les trois axes de mouvements qui définissent les mouvements du drone dans l’espace (le roulis, le lacet, le tangage) sont tous égaux à zéro.

Il y a trois différents mouvements que le drone puisse faire, il peut: monter/descendre, avancer/reculer, aller à droite/aller à gauche.

 

1ère loi de Newton:

On applique la 1ère loi de Newton quand le drone vol et reste au même endroit dans l’espace. Cette loi dit que chaque force a une force qu’il lui est opposée et pour un objet qui est immobile ces deux forces sont égales. Alors quand le drone vole, il y a deux forces qui s’exercent sur celle-ci la gravité et les forces générées par les hélices, ces forces s’annulent quand le drone reste au même point dans l’espace.

« La vitesse du corps ponctuel par rapport au repère galiléen est constante » et « la somme des forces s’exerçant sur le corps est nulle ».

Ceci veut dire que la vitesse reste la même alors l’objet reste au même endroit dans l’espace, et aussi la force de la gravité et la force d’accélération s’annule.

stable-2

Le drone a une vitesse consatnte.

 

 

 

2ème loi de Newton:

Pour déterminer la force de poussée (la force grâce à laquelle il va se lever et se reposer) nous allons utiliser la 2ème loi de Newton. L’énoncé de la deuxième loi de Newton est:      « Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice; et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. » Nous allons l’utiliser pour déterminer la force dont notre drone aura besoin pour se lever du sol.

Monter+descente

A gauche, le drone accélère (sa vitesse verticale augmente). Pour le cas de droite, le drone décélère (sa vitesse verticale diminue).

 

Lorsque la masse m d’un corps est constante (dans notre cas), la deuxième loi de Newton s’écrit:

Dans un référentiel galiléen, la somme vectorielle des forces qui s’exercent sur un point matériel de masse constante est égale au produit de sa masse par son vecteur accélération.

 

 

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