Physique-Chimie Première SP40-TE-02-19 Chapitre 3 (PDF)

SÉQUENCE 2 CHAPITRE 3 Comment la vitesse d’un véhicule influe-t-elle sur sa distance d’arrêt ? 1. Vitesse d’un corps et énergie cinétique de translation La vitesse d’un corps, notée v et exprimée officiellement en m.s-1 (ou m/s), est liée à la distance d parcourue, exprimée en mètres, et à la dur...

SÉQUENCE 2 CHAPITRE 3 Comment la vitesse d’un véhicule influe-t-elle sur sa distance d’arrêt ? 1. Vitesse d’un corps et énergie cinétique de translation La vitesse d’un corps, notée v et exprimée officiellement en m.s-1 (ou m/s), est liée à la distance d parcourue, exprimée en mètres, et à la durée Δt, exprimée en secondes, par la relation : v = d ∆t Il est d’usage d’exprimer la vitesse en kilomètre par heure, et non en « kilomètre heure ». Pour passer d’une vitesse exprimée en km/h à celle officielle en physique en m.s-1, et réciproquement, voici le principe : diviser par 3,6 km/h m/s multiplier par 3,6 Par exemple, une vitesse de 90 km/h correspond à 90 m/s soit 25 m.s-1 et une autre valant 50 m.s-1 3,6 -1 correspond à 50 × 3,6 soit 180 km.h. Lors de son déplacement à la vitesse v exprimée en m.s-1, un objet, de masse m exprimée en kg, possède de l’énergie cinétique de translation, notée Ec et exprimée en joule (J). La relation est la suivante : Ec = 1 × m × v2 2 Par exemple, un être humain de masse 90 kg courant à 9 km/h a pour énergie cinétique : Si 9 km.h-1 correspond à 9 soit à 2,5 m.s-1, alors E = 1 × 90 × 2,52 = 281 J c 3,6 2 CNED – PREMIÈRE – PHYSIQUE-CHIMIE 1 2. Comment limiter les risques sur la route ? A. Quelles sont les distances mises en jeu en sécurité routière ? Malgré les campagnes d’information répétées et les conseils de prudence réitérés par les pouvoirs publics, de nombreux conducteurs ne tiennent pas compte des règles concernant les distances entre les véhicules. Ces comportements sont souvent la cause de carambolages. Lorsque nous devons éviter un obstacle, nous décomposons la distance d’arrêt en deux phases : — P  endant la première phase, celle de la distance de réaction, le véhicule parcourt cette distance sans que le conducteur n’agisse sur les freins. Elle ne dépend donc que de la vitesse du véhicule et du temps de réaction du conducteur. — P  endant la seconde phase, celle de la distance de freinage, le conducteur freine jusqu’à l’arrêt total du véhicule. La distance d’arrêt est donc la distance parcourue par le véhicule à partir du moment où le conducteur voit l’obstacle jusqu’à l’arrêt du véhicule. Nous en déduisons une relation simple entre ces trois distances : distance d’arrêt = distance de réaction + distance de freinage B. Quels sont les facteurs influençant la distance d’arrêt ? La distance d’arrêt varie en fonction des facteurs influençant les distances de réaction et de freinage : — L  a distance de réaction dépend du temps de réaction qui est la durée entre le moment où le conducteur perçoit un obstacle (œil) et celui où il commence à freiner. Cette durée variable est en moyenne de une à deux secondes pour un conducteur en bonne santé. Des facteurs aggravant (alcoolémie, consom- mation de stupéfiants, usage d’un téléphone portable, etc.) peuvent augmenter considérablement le temps de réaction et donc la distance de réaction parcourue. — L  a distance de freinage varie en fonction de l’état du véhicule (freins, pneumatiques, amortisseurs, etc.) et de l’état de la route (sèche, mouillée, propre ou non, etc.). Si v représente la vitesse du véhicule au moment où débute le freinage, il est possible d’estimer la distance de freinage df à l’aide de la formule : df = 0,05 × v 2 avec v en m/s et k est le coefficient de frottement des pneumatiques k 2 CNED – PREMIÈRE – PHYSIQUE-CHIMIE A titre indicatif, les mesures moyennes de k sont les suivantes : 0,8 pour un asphalte propre et sec 0,7 pour un revêtement moyen 0,6 pour un pavé sec Il est à noter que sur chaussée humide, ce coefficient k est en moyenne divisé par deux. CNED – PREMIÈRE – PHYSIQUE-CHIMIE 3