Le battement des drapeaux dans le vent

Quand le vent souffle les drapeaux des toutes nations battent avec des mouvements ressemblant aux vagues qui vont du mât au bout du drapeau. L’intensité de ces agitations dépend de la vitesse du vent. C’est pourquoi le drapeau danois dans la vidéo dessous n’a qu’un vague tandis que le drapeau canadien dans la vidéo dessus a plusieurs.

La cause du phénomène est une instabilité d’écoulement dans un fluide, (dans ce cas l’air), après le passage d’un obstacle, (dans ce cas le mât), appelée : L’allée de la tourbillons Karman. Elle a eu son nom de physiciens Theodore von Kármán, (1881 - 1963). 

C’est un phénomène compliqué mais certains aspects son étonnement facile à comprendre. La fréquence pour un cylindre dépende du diamètre, D [m], et la vélocité, V [m/s]. Une simple analyse de dimensions donne que la fréquence doit être proportionnelle à le rapport, V/D [1/s]. La réalité est un peu plus compliqué mais l’effet que le ton du soufflement augment avec la vitesse du vent est par exemple clairement audible autour d’un câble électrique de haut tension.

Les allées des tourbillons Karman forment en effet une grande partie de notre paysage sonore, de les soufflements dans les arbres à les vacarmes autour d’un bâtiment provoqués par une tempête.

Les hiboux, qui chassent la nuit, doit être tant silencieux que possible quand il s’approche une proie. C’est pourquoi leurs ailes sont dentées. Les bouts de leurs plumes sont faits pour vibrer avec les tourbions de Karman. Dans cette manière elles absorbent un peu de l’énergie sonore. Un effet additionnel est que ces ailes aussi répandent les fréquences généré sur un plus vaste spectre sonore.

La formulation mathématique d’écoulement de n’importe quel fluide, (gazes inclus), est connue depuis longtemps et aussi des solutions pour des cas très simples. Mais, il n’est que récemment, grâce aux des puissantes ordinateurs, que les scientifique ont réussi à simuler les allées de tourbions de Karman. La vidéo dessous est un peu lente mais elle rend un crochu comme moi heureux.  

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