Calcul de la Force de Freinage pour un Camion
Contexte : Le théorème de l'énergie cinétiqueCe théorème fondamental stipule que la variation de l'énergie cinétique d'un objet est égale au travail total de toutes les forces agissant sur cet objet..
La sécurité routière est un enjeu majeur, notamment pour les poids lourds. Comprendre les forces impliquées lors d'un freinage d'urgence est essentiel pour les ingénieurs et les concepteurs de véhicules. Cet exercice vous propose d'appliquer des principes fondamentaux de la mécanique classique pour déterminer la force de freinage moyenne nécessaire pour arrêter un camion lancé à pleine vitesse. Nous utiliserons le lien direct entre l'énergie cinétiqueL'énergie que possède un objet en raison de son mouvement. Elle dépend de sa masse et de sa vitesse. et le travail d'une forceL'énergie fournie par une force lorsque son point d'application se déplace. C'est le produit de la force par le déplacement..
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à modéliser un problème physique concret, à choisir les bons outils théoriques (le théorème de l'énergie cinétique) et à faire attention aux unités, une compétence cruciale en sciences de l'ingénieur.
Objectifs Pédagogiques
- Appliquer le théorème de l'énergie cinétique dans une situation réelle.
- Calculer l'énergie cinétique d'un mobile et le travail d'une force.
- Déterminer une force moyenne à partir de considérations énergétiques.
- Calculer une décélération et un temps d'arrêt.
- Maîtriser la conversion d'unités (km/h en m/s).
Données de l'étude
Schéma de la situation de freinage
| Paramètre | Description | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| m | Masse totale du camion | 20 000 | kg |
| v_initiale | Vitesse initiale du camion | 90 | km/h |
| d | Distance de freinage | 50 | m |
Questions à traiter
- Calculer l'énergie cinétique initiale du camion en Joules (J).
- En utilisant le théorème de l'énergie cinétique, déterminer le travail total des forces de freinage.
- Calculer la valeur de la force de freinage moyenne (supposée constante) en Newtons (N).
- Quelle serait la décélération moyenne du camion (en m/s²) pendant cette phase de freinage ?
- Combien de temps (en secondes) faudrait-il au camion pour s'arrêter complètement ?
Les bases de la Mécanique Énergétique et de la Cinématique
Pour résoudre cet exercice, nous nous appuierons sur des concepts clés de la dynamique, de l'énergétique et de la cinématique.
1. L'Énergie Cinétique (\(E_c\))
C'est l'énergie que possède un corps du fait de son mouvement. Elle est proportionnelle à la masse (\(m\)) du corps et au carré de sa vitesse (\(v\)). Elle se calcule avec la formule :
\[ E_c = \frac{1}{2} m v^2 \]
Dans le Système International, la masse est en kilogrammes (kg), la vitesse en mètres par seconde (m/s), et l'énergie en Joules (J).
2. Le Théorème de l'Énergie Cinétique
Ce théorème puissant relie la variation de l'énergie cinétique d'un système au travail de toutes les forces qui s'exercent sur lui. Il s'énonce :
\[ \Delta E_c = E_{c, \text{final}} - E_{c, \text{initial}} = \sum W(\vec{F}) \]
3. Relations de Cinématique
Pour un mouvement rectiligne uniformément accéléré (ou décéléré), des relations lient la vitesse, l'accélération (\(a\)), le temps (\(t\)) et la distance (\(d\)).
\[ v_{\text{finale}} = v_{\text{initiale}} + a t \]
\[ v_{\text{finale}}^2 = v_{\text{initiale}}^2 + 2 a d \]
Correction : Calcul de la Force de Freinage pour un Camion
Question 1 : Calculer l'énergie cinétique initiale du camion.
Principe
Le concept physique est de quantifier l'énergie que possède le camion uniquement du fait de son mouvement. Cette "énergie de mouvement" devra être entièrement dissipée pour que le camion s'arrête.
Mini-Cours
L'Énergie Cinétique : C'est une forme d'énergie scalaire (elle a une valeur, mais pas de direction) qui caractérise un objet en mouvement. Elle est définie comme la moitié du produit de la masse de l'objet par le carré de sa vitesse. L'unité standard de l'énergie est le Joule (J). Un Joule représente le travail nécessaire pour produire une puissance d'un watt pendant une seconde.
Remarque Pédagogique
Le point le plus important à retenir est que l'énergie cinétique dépend du carré de la vitesse. Cela signifie que si vous doublez la vitesse, vous ne doublez pas l'énergie, vous la quadruplez ! C'est la raison pour laquelle les distances de freinage augmentent de façon si spectaculaire avec la vitesse.
Normes
Il n'y a pas de norme pour la formule elle-même, mais les protocoles de crash-tests (comme Euro NCAP) sont basés sur ce principe : les tests sont réalisés à des vitesses standardisées car l'énergie à absorber lors de l'impact (et donc la déformation du véhicule) est directement liée à l'énergie cinétique initiale.
Formule(s)
Formule de l'énergie cinétique
Hypothèses
On considère le camion comme un solide indéformable en translation pure. On suppose que toute sa masse se déplace à la même vitesse, et on néglige l'énergie cinétique de rotation des roues, qui est très faible en comparaison.
Donnée(s)
Les données pertinentes de l'énoncé sont la masse et la vitesse initiale.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse du camion | \(m\) | 20 000 | kg |
| Vitesse initiale | \(v_{\text{initial}}\) | 90 | km/h |
Astuces
Pour convertir rapidement les km/h en m/s, retenez le facteur 3,6. C'est simple : 1 km = 1000 m et 1 h = 3600 s, donc 1 km/h = 1000/3600 m/s = 1/3,6 m/s. Ainsi, pour passer des km/h aux m/s, on divise par 3,6.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma représente le camion à son état initial, caractérisé par sa masse et son vecteur vitesse.
État initial du système
Calcul(s)
Étape 1 : Conversion de la vitesse
Étape 2 : Calcul de l'énergie cinétique
Schéma (Après les calculs)
Ce n'est pas un schéma à proprement parler, mais une visualisation de l'ordre de grandeur de l'énergie calculée.
Équivalence Énergétique
Réflexions
Le résultat, 6,25 Mégajoules (MJ), est une quantité d'énergie énorme. Pour donner un ordre de grandeur, c'est l'énergie nécessaire pour soulever une voiture de 1,5 tonne à plus de 420 mètres d'altitude ! C'est toute cette énergie que les freins doivent dissiper en quelques secondes.
Points de vigilance
La principale erreur à éviter est d'oublier la conversion d'unités. Si vous calculez avec 90 km/h, vous obtiendrez un résultat absurde. La deuxième erreur commune est d'oublier de mettre la vitesse au carré (\(v^2\)).
Points à retenir
L'énergie cinétique est une mesure de "l'inertie en mouvement" d'un objet. Sa formule \(E_c = \frac{1}{2} m v^2\) est l'une des plus fondamentales de la mécanique et doit être parfaitement maîtrisée, tout comme l'importance de la cohérence des unités (kg, m/s, J).
Le saviez-vous ?
Le concept d'énergie cinétique est né d'un débat historique au 18ème siècle entre les partisans de Descartes, qui pensaient que la "quantité de mouvement" (\(mv\)) était conservée, et ceux de Leibniz, qui défendaient la conservation de la "force vive" (vis viva), proportionnelle à \(mv^2\). Leibniz avait raison concernant l'énergie.
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Une voiture de 1500 kg roule à 130 km/h. Quelle est son énergie cinétique en Joules ?
Question 2 : Déterminer le travail total des forces de freinage.
Principe
Le concept physique central est le théorème de l'énergie cinétique. Il stipule que la variation de l'énergie cinétique d'un système est exactement égale à la somme des travaux de toutes les forces qui s'exercent sur lui. C'est un principe de conservation de l'énergie : l'énergie cinétique perdue par le camion a été "transférée" au système de freinage sous forme de travail.
Mini-Cours
Le Théorème de l'Énergie Cinétique : C'est l'un des théorèmes les plus importants de la mécanique. Il relie directement la cause (le travail des forces) à l'effet (la variation de vitesse, donc la variation d'énergie cinétique). Il permet de résoudre de nombreux problèmes de dynamique sans avoir à passer par le calcul des accélérations et des temps, ce qui le rend très puissant.
Remarque Pédagogique
Le point clé ici est de bien identifier l'état initial et l'état final. Initialement, le camion a une énergie \(E_{c, \text{initial}}\). Finalement, il est à l'arrêt, donc sa vitesse est nulle et son énergie cinétique \(E_{c, \text{final}}\) est nulle. La variation est donc simple à calculer.
Normes
Ce théorème est une loi fondamentale de la physique, il n'est pas sujet à des "normes". Cependant, toutes les normes d'ingénierie qui traitent de la dynamique, des chocs ou des transferts d'énergie (conception de moteurs, structures de bâtiments, etc.) reposent sur ce principe de base.
Formule(s)
Théorème de l'énergie cinétique
Hypothèses
On suppose que le camion est un système isolé horizontalement. La seule force externe qui travaille est la force de freinage (qui englobe les freins, la résistance de l'air, etc.). Les forces verticales (poids et réaction de la route) ne travaillent pas car le déplacement est horizontal.
Donnée(s)
Nous utilisons le résultat de la question 1 et la vitesse finale du camion.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Énergie cinétique initiale | \(E_{c,\text{initial}}\) | 6 250 000 | J |
| Vitesse finale | \(v_{\text{final}}\) | 0 | m/s |
Astuces
Pour un freinage jusqu'à l'arrêt complet, le travail des forces de freinage est toujours simplement l'opposé de l'énergie cinétique initiale : \(W = -E_{c, \text{initial}}\). Pas besoin de calculs compliqués !
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma illustre la transition de l'état initial (énergie maximale) à l'état final (énergie nulle), avec le travail des forces comme agent de cette transition.
Transition Énergétique
Calcul(s)
Calcul de l'énergie cinétique finale
Application du théorème
Schéma (Après les calculs)
Ce diagramme illustre le bilan énergétique : l'énergie cinétique initiale est entièrement convertie en travail résistant, qui se dissipe sous forme de chaleur.
Bilan Énergétique du Freinage
Réflexions
Le signe négatif du travail est fondamental. Il signifie que l'énergie n'est pas fournie au camion, mais qu'elle est retirée du camion. Ce travail "résistant" correspond à la transformation de l'énergie cinétique en d'autres formes d'énergie, principalement de la chaleur dans les disques et plaquettes de frein.
Points de vigilance
L'erreur la plus fréquente est d'oublier le signe négatif. Le travail des forces de freinage est résistant, il doit donc être négatif. Un travail positif signifierait que les freins ont accéléré le camion, ce qui est physiquement impossible.
Points à retenir
Le théorème de l'énergie cinétique est une méthode de bilan énergétique. La variation d'énergie d'un système est égale à l'énergie qu'il échange avec l'extérieur (sous forme de travail). Pour un arrêt, la variation est simplement l'opposé de l'énergie initiale.
Le saviez-vous ?
Dans les véhicules électriques ou hybrides, le freinage est "récupératif". Au lieu de dissiper toute l'énergie en chaleur, le moteur électrique fonctionne en mode "générateur" et utilise la force de résistance électromagnétique pour ralentir le véhicule. Ce faisant, il convertit une partie de l'énergie cinétique en énergie électrique pour recharger la batterie. Le travail résistant est alors "utile" !
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Si le camion de 20 tonnes ne s'arrêtait pas mais ralentissait de 90 km/h à 45 km/h, quel serait le travail des forces de freinage ?
Question 3 : Calculer la valeur de la force de freinage moyenne.
Principe
Le concept physique ici est la relation entre le travail d'une force et la force elle-même. Le travail représente l'énergie transférée par une force sur une certaine distance. Connaissant cette énergie (le travail) et la distance, on peut en déduire la force qui a produit ce travail.
Mini-Cours
Le Travail d'une Force Constante : Le travail \(W\) d'une force constante \(\vec{F}\) dont le point d'application se déplace en ligne droite sur une distance \(d\) est défini par le produit scalaire \(W = \vec{F} \cdot \vec{d}\). Cela se développe en \(W = F \times d \times \cos(\theta)\), où \(\theta\) est l'angle entre le vecteur force et le vecteur déplacement. Si la force s'oppose au mouvement (comme une force de freinage), l'angle \(\theta\) est de 180°, et comme \(\cos(180°) = -1\), le travail est négatif (\(W = -F \times d\)). On l'appelle un travail résistant.
Remarque Pédagogique
La clé ici est de bien comprendre les signes. À la question 2, nous avons trouvé un travail négatif, ce qui est cohérent pour un freinage. Maintenant, nous cherchons l'intensité (la valeur) de la force, qui est une grandeur positive. La formule \(W = -F \times d\) gère parfaitement cette conversion de signe.
Normes
Il n'y a pas de "norme" pour cette formule de base, mais les réglementations sur la sécurité routière (comme le Code de la Route en France ou les normes européennes) imposent des distances de freinage maximales pour les véhicules lourds, ce qui contraint indirectement la force de freinage minimale que leurs systèmes doivent pouvoir générer.
Formule(s)
Définition du travail résistant
Formule de la force de freinage
Hypothèses
L'hypothèse principale est que la force de freinage est considérée comme constante tout au long des 50 mètres. En réalité, elle peut varier légèrement, mais on calcule ici sa valeur moyenne.
Donnée(s)
Nous utilisons les résultats des questions précédentes et les données de l'énoncé.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Travail de la force de freinage | W | -6 250 000 | J |
| Distance de freinage | d | 50 | m |
Astuces
Pour un calcul mental rapide, pensez simplement : "Toute l'énergie cinétique doit être 'absorbée' sur la distance d'. La force est donc l'énergie divisée par la distance". Vous pouvez ignorer les signes pour l'ordre de grandeur : \(6.25 \times 10^6 / 50 = 0.125 \times 10^6 = 125 \times 10^3\).
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma représente le camion comme un point matériel et montre les vecteurs clés : le déplacement vers la droite et la force de freinage, de même direction mais de sens opposé.
Bilan des forces horizontales
Calcul(s)
Calcul de la force de freinage
Schéma (Après les calculs)
Ce schéma illustre la relation \(F = W/d\). Le grand rectangle du Travail est "divisé" par la longueur de la Distance pour obtenir la hauteur de la Force.
Relation Travail-Force-Distance
Réflexions
Une force de 125 000 N équivaut au poids d'une masse d'environ 12,5 tonnes (\(F = m \cdot g \Rightarrow m = F/g \approx 125000/9.81\)). C'est une force considérable, ce qui illustre la puissance requise par les systèmes de freinage des poids lourds pour dissiper une telle quantité d'énergie cinétique rapidement.
Points de vigilance
L'erreur classique serait de se tromper dans les signes. Si vous obtenez une force négative, c'est qu'il y a une erreur. La valeur d'une force (son intensité ou norme) est toujours positive. Le signe "-" est associé à son orientation (vecteur) par rapport à un axe.
Points à retenir
Pour une force résistante constante qui annule une énergie cinétique \(E_c\) sur une distance \(d\), la relation à maîtriser est : \(E_c = F \times d\). C'est une reformulation directe du théorème de l'énergie cinétique pour ce cas précis.
Le saviez-vous ?
Les freins d'un camion transforment cette énergie cinétique en chaleur par friction. Lors de longues descentes en montagne, cette chaleur peut devenir si intense (plusieurs centaines de degrés Celsius) qu'elle provoque un phénomène de "fading" : les freins perdent leur efficacité. C'est pourquoi les camions sont équipés de systèmes de freinage auxiliaires comme les ralentisseurs sur échappement ou les ralentisseurs électromagnétiques.
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Si le même camion s'arrêtait en 40 m au lieu de 50 m, quelle serait la force de freinage nécessaire ?
Question 4 : Quelle serait la décélération moyenne du camion ?
Principe
Le concept physique fondamental ici est la deuxième loi de Newton (ou Principe Fondamental de la Dynamique), qui établit un lien direct entre la force nette appliquée à un objet et l'accélération qu'il subit. Une force nette provoque un changement de vitesse.
Mini-Cours
La Deuxième Loi de Newton : Elle stipule que la somme vectorielle des forces extérieures (\(\sum \vec{F}\)) appliquées à un corps est égale au produit de la masse (\(m\)) de ce corps par son vecteur accélération (\(\vec{a}\)). L'accélération est donc directement proportionnelle à la force et inversement proportionnelle à la masse. Une accélération négative est appelée une décélération ; elle indique que le vecteur vitesse diminue en norme.
Remarque Pédagogique
Cette question fait le pont entre le monde des "causes" (les forces) et le monde des "effets" (le mouvement, décrit par l'accélération). C'est le cœur de la dynamique. Pensez toujours à définir un axe et à projeter vos vecteurs dessus pour passer à un calcul numérique. Cela évite 90% des erreurs de signe.
Normes
Les tests de sécurité et d'homologation des véhicules (normes ISO, réglementations européennes ECE) mesurent les performances de freinage, souvent exprimées en décélération maximale. Une bonne voiture de tourisme peut atteindre environ 1g (9,81 m/s²), tandis qu'un poids lourd chargé se situe généralement entre 0,5g et 0,7g pour des raisons de stabilité.
Formule(s)
Formule vectorielle de la 2ème loi de Newton
Projection sur l'axe du mouvement
Formule de l'accélération
Hypothèses
On suppose que la force de freinage calculée précédemment est la seule force nette horizontale agissant sur le camion. On néglige par exemple l'effet d'une pente ou du vent. On suppose aussi que la masse du camion reste constante.
Donnée(s)
On utilise le résultat de la question précédente et une donnée de l'énoncé.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Force de freinage | \(F_{\text{freinage}}\) | 125 000 | N |
| Masse du camion | m | 20 000 | kg |
Astuces
On peut aussi trouver la décélération sans passer par le calcul de la force, en utilisant une formule de cinématique : \(v_f^2 = v_i^2 + 2ad\). Comme \(v_f = 0\), on a \(a = -v_i^2 / (2d)\). Vérifions : \(a = -(25^2) / (2 \times 50) = -625 / 100 = -6.25 \text{ m/s}^2\). C'est un excellent moyen de vérifier la cohérence de vos résultats !
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma montre le camion avec son vecteur accélération, qui est colinéaire à la force de freinage et donc opposé au vecteur vitesse.
Vecteurs Force et Accélération
Calcul(s)
Calcul de la décélération
Schéma (Après les calculs)
Ce diagramme compare la décélération du camion à l'accélération de la pesanteur (g), pour donner un ordre de grandeur.
Comparaison de la Décélération à g
Réflexions
Une décélération de 6,25 m/s² est importante. Pour se la représenter, elle correspond à environ 0,64 g (où g est l'accélération de la pesanteur, 9,81 m/s²). Cela signifie que le conducteur et tout objet non arrimé dans la cabine subissent une force les poussant vers l'avant équivalente à 64% de leur propre poids. C'est pourquoi le port de la ceinture et l'arrimage du chargement sont vitaux.
Points de vigilance
Le signe négatif de l'accélération est crucial. Il ne signifie pas que l'accélération est "petite", mais qu'elle est dirigée dans le sens négatif de l'axe de déplacement que nous avons choisi. Omettre ce signe est une erreur conceptuelle majeure.
Points à retenir
La deuxième loi de Newton, \(F=ma\), est le pont incontournable qui relie la dynamique (l'étude des causes du mouvement, les forces) à la cinématique (la description du mouvement lui-même, via l'accélération).
Le saviez-vous ?
Les systèmes de freinage modernes (ABS, Anti-lock Braking System) ne cherchent pas à appliquer la plus grande force possible, mais plutôt la force maximale qui évite le blocage des roues. Une roue qui roule en freinant a un coefficient de frottement plus élevé (et donc une meilleure décélération) qu'une roue qui glisse. L'ABS maintient les roues à la limite du glissement pour optimiser le freinage.
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Si la force de freinage était seulement de 100 000 N, quelle serait la décélération ?
Question 5 : Combien de temps faudrait-il au camion pour s'arrêter ?
Principe
Le concept physique utilisé ici est la définition même de l'accélération (constante) : c'est la variation de la vitesse divisée par le temps nécessaire pour effectuer cette variation. Connaissant la variation de vitesse (de 25 m/s à 0 m/s) et l'accélération, on peut en déduire le temps.
Mini-Cours
Cinématique du Mouvement Rectiligne Uniformément Accéléré (MRUA) : Ce mouvement est caractérisé par une accélération constante \(a\). La vitesse \(v(t)\) à un instant \(t\) est donnée par la relation fondamentale : \(v(t) = v_0 + a \times t\), où \(v_0\) est la vitesse à l'instant \(t=0\). Cette équation simple permet de lier directement les quatre grandeurs cinématiques de base.
Remarque Pédagogique
Assurez-vous que toutes les grandeurs que vous utilisez dans une formule de cinématique sont cohérentes. Si la vitesse initiale est positive et que l'accélération est négative, la formule \(v_f = v_i + at\) montrera bien que la vitesse diminue avec le temps, ce qui est logique pour un freinage.
Normes
Le temps total d'arrêt d'un véhicule est la somme du temps de réaction du conducteur et du temps de freinage mécanique. Le Code de la Route estime le temps de réaction moyen à 1 seconde. Dans notre exercice, nous ne calculons que le temps de freinage mécanique pur.
Formule(s)
Relation vitesse-temps
Formule du temps d'arrêt
Hypothèses
L'hypothèse fondamentale est que la décélération calculée à la question précédente est constante pendant toute la durée du freinage. C'est une simplification du modèle MRUA (Mouvement Rectiligne Uniformément Accéléré).
Donnée(s)
Nous utilisons les valeurs des vitesses et le résultat de la question 4.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Vitesse finale | \(v_{\text{final}}\) | 0 | m/s |
| Vitesse initiale | \(v_{\text{initial}}\) | 25 | m/s |
| Accélération | a | -6.25 | m/s² |
Astuces
Une autre formule de cinématique est \(d = \frac{v_i + v_f}{2} \times t\). Comme \(v_f=0\), on a \(t = 2d / v_i\). Vérifions : \(t = (2 \times 50) / 25 = 100 / 25 = 4 \text{ s}\). Encore une fois, les résultats sont cohérents ! Utiliser différentes formules pour trouver le même résultat est une technique de vérification très puissante.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma représente une ligne de temps, de l'instant initial où le freinage commence à l'instant final où le camion est arrêté.
Chronologie du Freinage
Calcul(s)
Calcul du temps de freinage
Schéma (Après les calculs)
Ce graphique montre l'évolution de la vitesse en fonction du temps. C'est une droite décroissante qui part de la vitesse initiale (25 m/s) et atteint zéro au bout de 4 secondes.
Graphique Vitesse-Temps
Réflexions
Un temps de 4 secondes pour un arrêt d'urgence est un ordre de grandeur tout à fait réaliste pour un poids lourd dans ces conditions. Si l'on ajoute le temps de réaction du conducteur (environ 1 seconde), la distance totale d'arrêt serait en fait de \(d_{\text{réaction}} + d_{\text{freinage}} = (v_i \times 1\text{s}) + 50\text{m} = 25\text{m} + 50\text{m} = 75\text{m}\).
Points de vigilance
Assurez-vous que les unités sont cohérentes. Si vous utilisez une vitesse en km/h avec une accélération en m/s², le résultat sera incorrect. De plus, le signe de l'accélération est crucial : diviser une variation de vitesse négative (0 - 25) par une accélération négative (-6.25) donne bien un temps positif, ce qui est physiquement correct.
Points à retenir
Les équations de la cinématique sont des outils puissants pour décrire le mouvement. La formule \(v_f = v_i + at\) est la plus fondamentale car elle découle directement de la définition de l'accélération constante.
Le saviez-vous ?
Les poids lourds modernes sont équipés de systèmes de freinage d'urgence automatisés (AEBS). Grâce à des radars et des caméras, le camion peut détecter un obstacle et déclencher un freinage maximal de manière autonome, bien plus rapidement qu'un conducteur humain, réduisant ainsi considérablement les distances d'arrêt et prévenant de nombreux accidents.
FAQ
Il est normal d'avoir des questions.
Résultat Final
A vous de jouer
Si la décélération était de -5 m/s², combien de temps faudrait-il pour s'arrêter ?
Outil Interactif : Simulateur de Freinage
Utilisez les curseurs pour faire varier la masse et la vitesse du camion. Observez l'impact direct sur l'énergie cinétique à dissiper et sur la force de freinage requise pour s'arrêter sur une distance fixe de 50 mètres.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés (pour d = 50 m)
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Si la masse d'un véhicule double, que devient son énergie cinétique (à vitesse constante) ?
2. Si la vitesse d'un véhicule double, que devient son énergie cinétique ?
3. Un travail est dit "résistant" lorsque :
4. Selon le théorème de l'énergie cinétique, si un objet accélère :
5. Pour une même vitesse initiale, si on double la force de freinage, la distance d'arrêt sera :
Glossaire
- Énergie Cinétique
- L'énergie que possède un objet en raison de son mouvement. Elle se mesure en Joules (J) et dépend de la masse et de la vitesse de l'objet.
- Travail d'une force
- L'énergie transférée par une force à un objet lorsque celui-ci se déplace. Un travail moteur augmente l'énergie cinétique, tandis qu'un travail résistant la diminue.
- Théorème de l'énergie cinétique
- Un principe fondamental qui établit que la variation de l'énergie cinétique d'un corps est égale à la somme des travaux de toutes les forces qui s'exercent sur lui.
- Force de freinage
- Force qui s'oppose au mouvement d'un véhicule pour le ralentir ou l'arrêter. Elle est générée par les freins mais inclut aussi les frottements (air, pneus).
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