Un bateau qui va plus vite que le vent

On estime que les voiliers les plus anciens datent de l’antiquité, il y a plus de 5000 ans. À cette époque-là, les Hommes ne savaient pas se repérer en bateau (pas de boussole, de cartes, de phares ou de longue-vue) et la durée d’un trajet était peu prévisible. Depuis, les technologies ont évolué et nous sommes devenus très performants dans le maniement du bateau. Même si nos bateaux à moteurs sont plus faciles à manier et plus indépendants des conditions météorologiques, nous utilisons encore des bateaux propulsés par le vent pour le loisir ou pour de grandes courses comme la Route du Rhum, la Transat Jacques Vabre ou le Vendée Globe.

Tous ces bateaux sont propulsés uniquement par le vent. On pourrait alors se dire que pour gagner une de ces courses, cela tient simplement de la chance de se trouver pile à l’endroit où le vent est le plus fort. S’il est vrai que l’on ne peut pas inventer du vent quand il n’y en a pas, les navigateurs arrivent à exploiter avec un grand talent le moindre petit vent pour faire avancer leur embarcation. Ils peuvent même aller plus vite que le vent. Les plus rapides vont même deux fois plus vite.

Aller plus vite que le vent. Vous rendez-vous compte ? Comment un bateau propulsé par le vent peut-il aller plus vite que celui–ci ?

La réponse à cette question est complexe et les physiciens semblent s’entendre sur le fait que le secret vient de la forme de la voile (et dans le talent du navigateur).

La forme de la voile.

La clef se trouve dans la voile. Pourtant, il existe de nombreuses voiles de formes différentes :

Toutes ces voiles sont vues depuis un des côtés du bateau. Mais si on se plaçait au-dessus du bateau, alors on verrait apparaître une forme qui est commune à toutes les voiles :

La voile est courbée. Exactement comme une aile d’avion. D’ailleurs, tout ce que nous allons expliquer dans la suite s’appliquerait aussi à une aile d’avion.

Cette voile courbée permet de jouer avec le vent pour exploiter tout son potentiel.

Jouer avec le vent

Le but du jeu ici sera d’orienter sa voile dans la direction du vent car cela sera la position la plus efficace. Une des raisons à cela est que l’air aura tendance à suivre la courbure de l’aile. C’est un effet que l’on peut trouver dans la vie de tous les jours et contre lequel on s’agace très souvent : combien de fois avez-vous essayé de verser de l’eau ou du thé et qu’au lieu d’aller dans le verre, le filet d’eau coulait le long de la paroi de la bouteille ou de la carafe ? C’est la même chose avec la voile, quand le vent la croise, il la contourne mais tout en glissant sur ses parois.

Le fait qu’il glisse sur ses parois entraîne un autre phénomène. Sur la paroi concave, du fait de la forme creusée, le vent est un peu ralenti car il a tendance à s’accumuler dans le creux. Comme le vent n’est pas ralenti sur le dessus (le côté convexe), cela veut dire qu’il y a un comportement différent de chaque côté de la voile. Comme le vent s’accumule uniquement sous la voile, il y a différence de pression entre les deux côtés de la voile et il la pousse.

Astuce ! Si tu as des problèmes pour te souvenir du mot convexe et concave, Kidi a une astuce pour toi. Il suffit de retenir cette image :

Concave : Lorsque le monsieur de l’image de gauche veut voir le contenu de la cave, il doit se pencher pour voir son contenu. Il forme alors un creux à l’avant de son corps pour voir la cave, il est concave.

Convexe : Lorsque le monsieur de droite se vexe, il hausse les épaules et gonfle la poitrine. Il bombe alors l’avant de son corps en se vexant, il est convexe.

Oui mais voilà. Dans tout cela, on considérait que le vent arrivait pile dans l’axe de la voile. Ce n’est pas aussi facile que ça de trouver où est le bon vent. Si tu te places à l’extérieur, tu pourras très facilement déterminer d’où vient le vent simplement car tu le sentiras sur ton visage. Mais si tu te mets à courir, tu ressens un autre type de vent. Le vent que tu ressens en courant correspond à la fois au vent que tu crées par ton déplacement et au vent réel. Ce vent là, celui que tu ressens, c’est le vent apparent.

Et tout l’art du navigateur sera d’arriver à positionner sa voile pile dans l’axe du vent apparent pour profiter de tout le vent possible ! Et ça, ce n’est pas de la chance mais bien le talent du navigateur qui fait toute la différence.

Viviane de Scilabus

Tout ce que l’on vient de voir est aussi expliqué dans cette vidéo :

Source pour convexe/concave