La présence d’une station d’essence à proximité d’une voie rapide est indiquée aux automobilistes par une sphère lisse de 5 m d’une couleur très voyante. Cette sphère est fixée au haut d’une grande pole verticale.
a)Calculer la force de traînée exercée sur la sphère lorsque le vent souffle à i) 10 km/h et ii) 100 km/h. Utiliser une masse volumique de l’air de 1.2 kg/m³ et une viscosité dynamique de 15×10^-6 m²/s.
b) Après un certain temps, la surface de la sphère devient rugueuse en raison de l’accumulation d’excréments d’oiseaux. Est-ce que la force de traînée augmentera ou diminuera pour les vitesses considérées précédemment ?
c) Un nouveau propriétaire de la station remplace la sphère par un cube de taille similaire. Est-ce que la rugosité de la surface augmenterait ou diminuerait la traînée sur le cube pour les vitesses considérées précédemment ?
d) Afin d’augmenter les ventes du commerce, un troisième propriétaire remet la sphère précédente tout en ajoutant un moteur faisant tournée la sphère horizontalement à une vitesse angulaire 60 rpm. Trouver la traînée totale subie par la sphère à une vitesse de 50 km/h.

Contribution de Stavros Tavoularis, Département de Génie Mécanique, Université d'Ottawa, Ottawa, Canada.