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C’est un oiseau! Non, un avion! C’est un…..drone!

Katherine Kornobis
Lisibilité
5.73

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Les drones sont des aéronefs super cool et très utiles! Cette ressource explique comment ils volent et décrit certaines de leurs applications.

Les robots volants relevaient de la science-fiction à une époque! De nos jours, ils sont relativement courants. Non seulement les drones sont cools, mais en plus ils sont très utiles! Les forces armées les utilisent dans le cadre d’activités militaires. Les scientifiques s’en servent à des fins de recherche. On a même déployé des drones lors du spectacle de la mi-temps du Superbowl en 2017

Examinons d’abord comment les drones fonctionnent. Nous nous pencherons ensuite sur quelques applications fascinantes qu’on leur a trouvées.

Qu’est-ce qu’un drone?

Un drone est un aéronef capable de voler sans présence humaine à bord. De nombreux drones ressemblent un peu à de petits hélicoptères. Mais contrairement aux hélicoptères, qui n’ont que deux ou trois hélices, les drones ont de nombreuses hélices : quatre dans certains cas, et au moins six dans d’autres. La taille du drone dépend de l’utilisation prévue.

Comment fonctionne un drone?

Ce sont les nombreuses hélices du drone qui lui permettent de voler aussi longtemps. Elles assurent sa portance

Forces aérodynamiques exercées sur un drone
<p>Forces a&eacute;rodynamiques (portance, pouss&eacute;e, tra&icirc;n&eacute;e et poids) exerc&eacute;es sur un drone propuls&eacute; vers l&rsquo;avant (&copy; 2019 Parlons sciences; image de <a href="https://www.istockphoto.com/ca/portfolio/greyj?mediatype=illustration">greyj</a> tir&eacute;e d&rsquo;<a href="https://www.istockphoto.com/ca/vector/quadcopter-and-flying-drone-icons-in-thin-line-style-gm833293042-135562017">iStockphoto</a>).</p>

Si l’une des hélices lâche, il y en a généralement au moins trois autres qui compensent. 

Il n’y a pas de pilote à bord d’un drone; par conséquent, ce type d’aéronef doit être téléguidé. Le dispositif de commande peut être une tablette, un téléphone intelligent ou une télécommande semblable à celle d’un jouet téléguidé. Ce dispositif utilise des ondes radio pour communiquer avec chacune des hélices. Il leur envoie les commandes nécessaires pour que le drone puisse se mettre en vol stationnaire, avancer, monter ou tourner.

Le drone n’a pas d’ailes; c’est donc la poussée fournie par ses hélices qui génère la portance nécessaire pour qu’il vole. C’est aussi cette poussée qui lui permet de se déplacer. Lorsqu’un avion est en vol, le flux d’air glisse sur les gouvernes des ailes et de la queue. C’est ce flux d’air qui permet à l’avion de changer d’altitude, de direction et de vitesse. Le drone, lui, n’a ni ailes ni gouvernes. Ce sont les variations de la poussée fournie par chacune de ses hélices qui lui permettent de changer d’altitude, de direction et de vitesse.

Figure illustrant comment ajuster la poussée à chaque hélice pour propulser le drone dans différentes directions
<p>Figure illustrant comment ajuster la pouss&eacute;e &agrave; chaque h&eacute;lice pour propulser le drone dans diff&eacute;rentes directions (&copy; 2019 Parlons sciences; image d&rsquo;<a href="https://pixabay.com/users/OpenClipart-Vectors-30363/?utm_source=link-attribution&amp;utm_medium=referral&amp;utm_campaign=image…">OpenClipart-Vectors</a> via <a href="https://pixabay.com/vectors/copter-drone-float-hover-quad-2025680/">Pixabay</a>).</p>

Un drone ne peut pas voler très longtemps. Habituellement, le vol ne peut durer qu’une dizaine de minutes, après quoi il faut recharger la batterie. Si les drones avaient une plus grosse batterie, ils seraient plus lourds. Et s’ils étaient plus lourds, ils ne pourraient pas voler aussi bien.De nombreux drones possèdent un GPS et un altimètre. Le GPS permet de localiser le drone. L’altimètre détermine sa hauteur par rapport au sol.

Quelles applications scientifiques a-t-on trouvées aux drones?

Les drones ont un peu mauvaise réputation. Il y en a qui pensent que les forces armées les utilisent pour espionner les gens et lancer des attaques.

Le savais-tu? 

Dans les forces armées, les drones sont désignés par l’abréviation UAV ( qui signifie « véhicule aérien sans pilote ».

Mais, les drones ne méritent pas vraiment la réputation qu’on leur fait. En ce moment, on les utilise pour réaliser d’extraordinaires recherches. Sans compter qu’ils se révèlent utiles à de nombreux égards! 

Par exemple, il se peut qu’ils remplissent un jour le rôle des abeilles! Entre 2006 et 2008, les populations d’abeilles ont nettement chuté par rapport à la normale. Cela a créé des inquiétudes à l’échelle mondiale. Sans les abeilles, nombreuses sont les cultures dont nous avons besoin pour survivre qui ne pousseraient plus. Et si c’était le cas, il faudrait peut-être que les cultivateurs pollinisent les fleurs eux-mêmes!

Comment peut-on se préparer pour une telle éventualité? Eh bien, des scientifiques japonais essaient de mettre au point des petits drones capables d’assurer la pollinisation. Les abeilles pollinisatrices transportent le pollen d’une fleur à l’autre. Les scientifiques essaient de reproduire cette faculté en ajoutant un gel collant à la surface des drones en question. S’ils atteignent leurs objectifs, ces drones pourraient aider les fermiers à polliniser leurs champs.

Des scientifiques espèrent utiliser des drones pour la pollinisation des cultures
Des scientifiques espèrent utiliser des drones pour la pollinisation des cultures (source : <a href="https://www.istockphoto.com/ca/portfolio/iLexx?mediatype=photography">iLexx</a> via <a href="https://www.istockphoto.com/ca/photo/quadrocopter-drone-with-a-camera-filming-a-butterfly-gm472591980-63439875">iStockphoto</a>).

Les scientifiques utilisent également des drones pour surveiller diverses populations animales en se tenant à une distance sécuritaire. C’est une excellente façon d’étudier ces animaux et leur comportement de loin. Sans leurs drones, les scientifiques se retrouveraient à grimper très haut pour surveiller les oiseaux eux-mêmes. Il leur faudrait aussi de gros avions pour effectuer une surveillance aérienne de vastes territoires, ce qui pourrait leur coûter très cher.

Le savais-tu? 

Elmer Sperry a conçu un avion sans pilote en 1917. C’est également lui qui a inventé la technologie de pilotage automatique et le gyroscope.

Cela dit, l’utilisation de cette technologie a ses limites. Certains animaux sont stressés par la présence des drones. De plus, les drones ne fonctionnent pas bien dans des conditions extrêmes. C’est le cas en Antarctique par exemple.

Comment utilise-t-on les drones dans la culture populaire?

Les drones ne sont pas seulement employés à des fins scientifiques. Ils commencent à se faire une place dans la culture populaire également. En 2017, un essaim de drones est apparu lors du spectacle de la mi-temps du Superbowl LI. Pendant que Lady Gaga chantait sur scène, une multitude de drones formaient des figures reconnaissables dans le ciel, notamment le logo de diverses entreprises et le drapeau américain. C’est combien « une multitude de drones »? Il y en avait 300, plus exactement. Et ce qui est vraiment ahurissant, c’est que ces 300 drones étaient contrôlés par un seul ordinateur! Ce genre d’exploit demande vraiment beaucoup de coordination. Chaque drone devait savoir où se trouvaient les autres pour éviter les collisions.

Aimerais-tu avoir ton propre drone?

Est-ce que ça te semble être cool un drone? Si oui, tu peux t’acheter un! Bon nombre de magasins électroniques en vendent. Cela dit, prends garde à l’espace aérien dans lequel tu prévois faire voler ton drone. Est-ce que tu habites à proximité d’un aéroport ou d’un terrain d’aviation? Si c’est le cas, n’oublie pas que les drones peuvent gêner les avions commerciaux ou privés.

De plus, de nombreux pays ont limité les espaces aériens dans lesquels les vols de drones sont autorisés. Ils ont également limité la hauteur des vols. En Europe, la limite est de 150 m; aux États-Unis, elle est de 120 m. 

Quelles utilisations pourrais-tu trouver pour ton drone?
 

Amorces de discussion

Faire des liens

  • As-tu un drone? Pourquoi en as-tu acheté un? À quoi te sert-il? 
  • As-tu déjà vu un drone voler? Quelle impression ça t’a fait?
  • Quelles autres applications pourrait-on trouver aux drones, mises à part celles qui sont mentionnées dans cet article? 

Faire des liens

  • As-tu un drone? Pourquoi en as-tu acheté un? À quoi te sert-il? 
  • As-tu déjà vu un drone voler? Quelle impression ça t’a fait?
  • Quelles autres applications pourrait-on trouver aux drones, mises à part celles qui sont mentionnées dans cet article? 

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

  • Comment utilise-t-on les drones pour protéger l’environnement? 
  • Y a-t-il des secteurs professionnels dans lesquels les drones pourraient complètement remplacer les humains? Quelles nouvelles possibilités de carrière sont apparues grâce à l’avènement et à l’utilisation des drones? 
  • Quelles restrictions s’appliquent à l’utilisation des drones au Canada? (Remarque : Il faudra faire des recherches complémentaires pour répondre à cette question).

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

  • Comment utilise-t-on les drones pour protéger l’environnement? 
  • Y a-t-il des secteurs professionnels dans lesquels les drones pourraient complètement remplacer les humains? Quelles nouvelles possibilités de carrière sont apparues grâce à l’avènement et à l’utilisation des drones? 
  • Quelles restrictions s’appliquent à l’utilisation des drones au Canada? (Remarque : Il faudra faire des recherches complémentaires pour répondre à cette question).

Explorer les concepts

  • Comment vole un drone? Pourquoi la plupart des drones ont-ils de nombreuses hélices? 
  • Pourquoi la plupart des drones ont-ils un GPS intégré? 
  • Quels avantages y a-t-il à utiliser des drones pour effectuer certaines tâches? Quels sont les inconvénients? 

Explorer les concepts

  • Comment vole un drone? Pourquoi la plupart des drones ont-ils de nombreuses hélices? 
  • Pourquoi la plupart des drones ont-ils un GPS intégré? 
  • Quels avantages y a-t-il à utiliser des drones pour effectuer certaines tâches? Quels sont les inconvénients? 

Nature de la science et de la technologie

  • De quelles façons les drones pourraient-ils révolutionner la recherche scientifique (p. ex., observation, collecte de données, quantité de données recueillies, etc.)? 
  • Certains drones sont autonomes (c’est-à-dire qu’ils peuvent voler sans intervention humaine). Quels enjeux l’utilisation de ces drones autonomes soulève-t-elle?

Nature de la science et de la technologie

  • De quelles façons les drones pourraient-ils révolutionner la recherche scientifique (p. ex., observation, collecte de données, quantité de données recueillies, etc.)? 
  • Certains drones sont autonomes (c’est-à-dire qu’ils peuvent voler sans intervention humaine). Quels enjeux l’utilisation de ces drones autonomes soulève-t-elle?

Littératie médiatique

  • Quel reportage diffusé dans les médias as-tu vu où on utilisait  les drones? Que faisait le drone dans le reportage? Le reportage portait-il sur les effets positifs ou sur les effets négatifs des drones?

Littératie médiatique

  • Quel reportage diffusé dans les médias as-tu vu où on utilisait  les drones? Que faisait le drone dans le reportage? Le reportage portait-il sur les effets positifs ou sur les effets négatifs des drones?

Suggestions pour l'enseignement

  • Cet article peut être utilisé en Sciences, en 6e année, pour favoriser l’enseignement et l’apprentissage de notions relatives au vol. Les concepts qui y sont présentés comprennent : drones, aéronef, portance, ondes radio et populations. 
  • Après la lecture de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage de la toile de définition du concept pour consolider l’apprentissage sur les drones. Il existe des fiches reproductibles de la toile de définition du concept prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].    
  • Pour examiner les aspects positifs et les aspects négatifs des drones, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage de l’Organisateur du pour et du contre. Il existe des fiches reproductibles de l’Organisateur du pour et du contre prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf]. 
  • En guise d’expérience d’apprentissage pratique de type conception-construction, les élèves pourraient tenter de construire leur propre drone et effectuer des vols d’essai. Cette vidéo montre comment fabriquer son propre drone chez soi.

Suggestions pour l'enseignement

  • Cet article peut être utilisé en Sciences, en 6e année, pour favoriser l’enseignement et l’apprentissage de notions relatives au vol. Les concepts qui y sont présentés comprennent : drones, aéronef, portance, ondes radio et populations. 
  • Après la lecture de cet article, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage de la toile de définition du concept pour consolider l’apprentissage sur les drones. Il existe des fiches reproductibles de la toile de définition du concept prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf].    
  • Pour examiner les aspects positifs et les aspects négatifs des drones, l’enseignant ou enseignante pourrait demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage de l’Organisateur du pour et du contre. Il existe des fiches reproductibles de l’Organisateur du pour et du contre prêtes à utiliser en formats [Google doc] et [.pdf]. 
  • En guise d’expérience d’apprentissage pratique de type conception-construction, les élèves pourraient tenter de construire leur propre drone et effectuer des vols d’essai. Cette vidéo montre comment fabriquer son propre drone chez soi.

En savoir plus

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Ottawa durcit les règles pour l'utilisation de drones (2019) Radio-Canada - Les nouvelles règles canadiennes sur l'utilisation des drones et pourquoi il était nécessaire de les mettre à jour

 

Références

Chechetka, S., Yu, Y., Tange, M., & Miyako, E. (2017). Materially engineered artificial pollinators. Chem, 2(2), 224-239. DOI: 10.1016/j.chempr.2017.01.008

Pearson, L. (n.d.). Developing the flying bomb. Naval History and Heritage Command.

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