Quand la voile nous permet de travailler autrement les mathématiques.
Cap, angle au vent et polaire d'un bateau : tout un programme en 3 parties.
Quand la voile nous permet de travailler autrement les mathématiques. Cap, angle au vent et polaire d'un bateau : tout un programme en 3 parties.
Cap d'un bateau
Étape préparatoire
Le cap d'un bateau est l'angle formé par le Nord et l'axe du bateau. C'est un nombre compris entre 0 et 360° :
Les élèves doivent dans un premier temps déterminer le cap de divers bateaux.
Puis à l'aide d'une rose des vents déterminer par un nombre la direction des vents en fonction de leur provenance..
Problème
Ce dimanche 7 septembre 2014, la SNT (Société Nautique de La Trinité s/mer) a préparé un parcours d'entrainement dans la baie de Quiberon : Les bateaux partiront du point A (bouée La Chimère) , devront laisser à babord les bouées Méaban, Nord Quiberon et Sud Quiberon. et décriront un quadrilatère ABCD.
Quel sera le cap à suivre sur chaque segment du quadrilatère ?
Angle au vent d'un bateau (TWA : True Wind Angle)
Étape préparatoire
L'angle au vent d'un bateau est l'angle formé par l'axe du bateau et la direction du vent. C'est un nombre compris entre 0 et 180°
Dans les cas suivants, déterminez l'angle au vent du bateau :
Problème
Sur le parcours n°1 du dimanche 7 septembre 2014, le vent s'était établi à 20°. Déterminer l' angle au vent sur chaque segment
La polaire d'un bateau
On fait le parcours n°1 avec un Pogo 8,50m :
On vous donne la polaire de ce bateau :
TWA : True Wind Angle
TWS : True Wind Speed
Connaissant l'angle au vent (TWA) et la vitesse du vent (TWS) , la polaire donne la vitesse du bateau. Les vitesses sont exprimées en noeuds.
Le vent est toujours orienté à 20° et il souffle à 16 nœuds de façon régulière.
Réaliser un graphique (avec un tableur) donnant la vitesse du bateau en fonction de l'angle au vent et pour différentes vitesses de vent.
Avec quel angle au vent le bateau avance-t-il le plus vite avec un vent de 16 nœuds ?
Quelle sera la vitesse du bateau sur chaque segment du quadrilatère ABCD ? (arrondir au 1/10 de nœuds)
Tâche complexe
MACIF de retour à Port la Forêt - vendredi 8 février 2013 après sa victoire au Vendée Globe 2012
Après dix jours resté accosté à Port Olona, le 60 pieds IMOCA MACIF a été rapatrié à son port d'attache breton à Port-la-Forêt. Ayant déjà subi une batterie de vérifications et de tests aux Sables d'Olonne, le bateau sera sorti de l'eau afin d'entrer en chantier d'optimisation la semaine prochaine. (Site Officiel du Vendée Globe).
On donne les documents suivants :
la carte marine de l'ouest de la France.
la polaire de l'Imoca 60 pieds
le bulletin météo
On suppose que la trajectoire est rectiligne et que le vent reste régulier toute la matinée.
Il est parti à 6h00 du matin le vendredi 8 février 2013 , à quelle heure va-il arriver ?
Prolongement
Un prolongement possible fait appel à un calcul de hauteur d'eau en fonction de la marée.
En cours de réflexion : des activités qui vont laisser des choix aux élèves : ils devront choisir l'angle au vent avec lequel partir pour aller le plus vite possible d'un point à un autre avec un virement de bord obligatoire. Il faudra choisir le bon moment pour virer de bord.
De nombreuses variantes sont possibles : le vent peut être constant en force mais changer en direction ou bien constant en direction mais variable en force.
Ceci dit, il existe des logiciels de routages très performants qui intègrent les fichiers météo et donnent la meilleure route, et des logiciels qui donnent les hauteurs d'eau où vous voulez et quand vous voulez.
Documents complémentaires
2 traces d'élèves pour la tâche complexe : on voit que c'est la détermination de l'angle au vent qui pose problème: un groupe l'a trouvé après plusieurs essais et un autre n'a pas trouvé le bon angle mais le reste du raisonnement est bon.
productions d'élèves
L'archive avec l'ensemble des fichiers nécessaires à cette activité
Pour information, le classement des bateaux de la seconde 7 à la Route du Rhum virtuelle 2014
