Guide de l`élève VUS v. voiture compacte – un accident de la route
publicité
Guide de l’élève VUS v. voiture compacte – un accident de la route Olivier Tardif-Paradis Cégep de Victoriaville Stéphan Gaumont-Guay Cégep Limoilou APP/Student Guide Accident de la route Contexte Vous êtes enquêteur pour la police et on vous demande d’enquêter sur un accident de la route mortel impliquant deux automobiles. Vous vous rendez aussitôt sur les lieux de l’accident afin de recueillir le témoignage des témoins et les informations nécessaires à la suite de l’enquête. Selon le premier témoin, un piéton qui a assisté à la scène, l’accident s’est produit en fin d’après-midi lors d’une journée ensoleillée. À la sortie d’une courbe, le conducteur du véhicule utilitaire sport (VUS) aurait perdu le contrôle de son véhicule et il se serait trouvé dans le chemin d’une voiture qui arrivait de sens inverse. Les deux conducteurs ont tenté de freiner, mais la collision a bien eu lieu. Le second témoin, le conducteur de la voiture compacte, est encore sous le choc. Il vous raconte qu’il roulait selon les limites de vitesse quand il a vu le VUS arriver dans l’autre sens et déraper à la sortie d’une courbe. Le conducteur de la voiture compacte a dit qu’il aurait eu la possibilité d’éviter l’accident en faisant une sortie de route. Toutefois, il dit avoir pris délibérément le choix d’entrer en collision avec le VUS au lieu de prendre le risque de percuter le mur de béton qui était sur le bord de la route. Selon lui, il est plus sécuritaire d’entrer en collision avec un autre véhicule que de percuter un mur de béton de plein fouet. Il semble effectivement que les deux conducteurs aient tenté de freiner, car on peut encore voir des marques de freinage sur la chaussée. Après vérification du dossier du conducteur du VUS, vous découvrez qu’il a déjà été impliqué dans un autre accident de la route il y a deux ans. Le conducteur du VUS est mort. En tant qu’enquêteur, vous devez recueillir toutes les informations nécessaires et déterminez les causes possibles de l’accident qui seront présentées lors d’un éventuel procès. Ces informations permettront au procureur de la Couronne de décider si l’un des conducteurs sera poursuivi en justice en vertu de l’article 249 (3), Conduite dangereuse causant des lésions corporelles, du Code criminel. APP/Guide de l’élève 2 Schémas de l’accident Traces de freinage Débris retrouvés ici Traces de freinage Traces de dérapage (glissement) Vos constatations sont les suivantes : • • • • • Des débris (huile, vitre, métal, etc.) ont été trouvés à 5 m de la position finale des deux véhicules La limite de vitesse permise dans ce boulevard est de 80 km/h dans la ligne droite et de 40 km/h dans la courbe. Le rayon de la courbe est de 48 m. La masse du conducteur de la voiture compacte est de 100 kg La masse du conducteur du VUS est de 95 kg APP/Guide de l’élève 4 Cycle en trois étapes Énumérez toutes les informations pertinentes que vous avez recueillies à partir du problème. D’après ces informations, indiquez ce que vous devez savoir pour résoudre le problème. À mesure que vous découvrez de nouvelles informations, vous voudrez résumer et mettre à jour les informations pertinentes que vous avez recueillies et poser de nouvelles questions. Énumérez les éléments suivants : Ce que nous savons APP/Guide de l’élève À déterminer Résumé 5 Questions préliminaires (1re partie) Boîte noire 1 : Quelles sont les causes d’un accident de la route? Comparez les effets de différents paramètres physiques sur la distance de freinage à l’aide du site Internet suivant : http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Reaction/reactionTime.html 1) Distance de freinage en fonction du temps de réaction (t=1 s ou 0,5 s et μc = 0,5). Écrivez vos conclusions. 2) Distance de freinage en fonction du type de freinage (μ c = 0,5 et μs = 0,8) Écrivez vos conclusions. 3) Distance de freinage en fonction de la vitesse initiale (μ c = 0,5 et μs = 0,8) Écrivez vos conclusions. Boîte noire 2: la force (chap. 5 et 6) 4) Décrivez les forces en présence sur l’automobile à différents moments (VUS, voiture compacte, freinage, courbe, etc.) à l’aide d’un diagramme des forces. Diagramme des forces ____________ : Diagramme des forces ____________ : Diagramme des forces ____________ : Diagramme des forces ____________ : APP/Guide de l’élève 6 5) Comment la courbe pourrait-elle influencer les conditions de l’accident? 6) Quelles sont les données nécessaires pour calculer les vitesses initiales des voitures? (Indice : Trouvez la liste des équations qui vous seraient utiles) Boîte noire 3: le frottement (chap. 6) 7) Quel est le type de frottement agissant lorsque l’auto roule, freine, dérape dans le virage, etc.? (Indice : Vous devez décrire le type de frottement subit par chacun des véhicules, cela à chacune des étapes de l’accident.) 8) Comment les marques de freinage ou de dérapage peuvent-elles aider à déterminer les causes de l’accident? APP/Guide de l’élève 7 Boîte noire 4: la quantité de mouvement (chap. 9) 9) Quel est le type de collision qui a eu lieu? 10) Qu’est-ce qui fait varier la quantité de mouvement? 11) Qu’est-ce qui reste constant avant et après une collision? Boîte noire 5: l’énergie (chap. 8) 12) Quelle est l’unité de l’énergie? APP/Guide de l’élève 8 13) Est-ce que l’énergie est un scalaire ou un vecteur? Expliquez votre réponse à l’aide d’un exemple. 14) Quelle est la formule permettant de calculer l’énergie dans le mouvement (l’énergie cinétique) ? Identifiez chacune des variables de la formule. 15) Qu’est-ce qui advient de la variation d’énergie cinétique subie par un corps? Où se trouve la différence d’énergie cinétique? APP/Guide de l’élève 9 Annexe : À comprendre : Chapitre 6 de Benson : La dynamique de la particule - Comprendre les lois de Newton dans des problèmes de mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA), ce qui nécessite de produire des diagrammes des forces séparés pour chacun des corps. - comprendre l’importance de la notion de force centripète qui permet la production d’un mouvement circulaire (uniforme ou non) Exercices : E5, E7, E11, E29, E40 Chapitre 7 de Benson : Travail et énergie - compréhension des phénomènes : - comprendre ce que représente physiquement l’énergie cinétique de translation d’un corps - comprendre que la variation d’énergie cinétique subie par un corps est le résultat d’un travail mécanique net sur le corps en question Exercices : E5, E22, E38 Chapitre 9 de Benson : La quantité de mouvement - comprendre l’importance de la notion (vectorielle) de quantité de mouvement dans les problèmes de physique, en particulier ceux faisant intervenir des collisions ou encore des systèmes de masse variable - comprendre en quoi une collision parfaitement élastique diffère d’une collision parfaitement inélastique Exercices : E2, E17, E18. À consulter : 1. ABS brakes: http://www.tc.gc.ca/eng/roadsafety/tp-tp13082-abs1_e-214.htm 2. Émission Mythbuster : Mythssion Control : Crash Force : Voici la première partie du vidéo http://www.youtube.com/watch?v=3GuqiAHGGT4 et voici la deuxième partie du vidéo http://www.youtube.com/watch?v=c-JGIYLZZUg&feature=related 3. Société de l’assurance automobile du Québec : http://www.saaq.gouv.qc.ca/documents/documents_pdf/prevention/route_ralentir_jeu.php 4. Jeu sur le temps de réaction d’un conducteur : http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Reaction/reactionTime.html 5. Code Criminel du Canada http://lois-laws.justice.gc.ca/eng/acts/C-46/FullText.html APP/Guide de l’élève 10 Les conditions de la route étaient-elles fautives? (2e partie) Vous devez maintenant procéder aux mesures d’usage pour déterminer le coefficient de frottement de la chaussée à cet endroit. Vous n’êtes pas certain de la procédure à suivre. Inutile de demander conseil aux enquêteurs, ceux-ci sont présentement très occupés. Vous devez faire le travail vous-même. Vous possédez un bloc de fer de plusieurs kilogrammes sur lequel on a collé une semelle de pneu. 16) Quelles sont les données pouvant être obtenues par l’utilisation du traîneau et du dynamomètre? Schéma, paramètres, variables, etc. 17) À partir de ces informations sur la méthode employée, trouvez une équation qui permet de déterminer le coefficient de frottement de la chaussée. Indice : Faites un diagramme des forces. APP/Guide de l’élève 11 18) Est-ce que le design de la route (construction, surface, limites de vitesse, etc.) pourrait être remis en question? Justifiez votre réponse à l’aide d’un schéma et de calculs. Indice : Analysez chacun des sections de la route. Analysez chacune des conditions routières possibles. APP/Guide de l’élève 12 Le conducteur du VUS était-il fautif? (3e partie) 19) Quelles informations devons-nous trouver pour nous aider à déterminer si le conducteur du VUS était fautif ou non? Indice : Référez-vous à vos conclusions de la section sur les causes d’un accident de la route. 20) Votre démarche : (Schéma, diagramme des forces, calculs, etc.) APP/Guide de l’élève 13 Fiche technique Véhicles Voiture compacte VUS Photo Années de production Puissance maximale Dimensions LxlxH Freins Masse totale Émissions de CO2 1999 - 2006 2003 - 2010 Thermique : 70 ch Électrique : 13 ch 325 ch à 5 200 tr/min 3,9 m x 1,7 m x 1,4 m 4,8 m x 2,1 m x 2,0 m ABS ABS 838 kg 2 909 kg 122 g/km 468 g/km Coefficients de frottement : : s=0,8 et c=0,5 : s=0,5 et c=0,35 : s= entre 0,3 et 0,1 selon le taux de sel et c=0,1 APP/Guide de l’élève 14 Le conducteur de la voiture compacte était-il fautif? (4e partie) 21) Quelles informations devons-nous trouver pour nous aider à déterminer si le conducteur de la voiture compacte était fautif ou non? 22) Votre démarche : (Schéma, diagramme des forces, calculs, etc.) 23) Le conducteur de la voiture compacte aurait pu éviter la collision frontale avec le VUS, mais il ne l’a pas fait. Est-ce que son affirmation est justifiée? Conducteur de la voiture compacte: «C’est pas mal plus dangereux d’entrer en collision avec un mur de béton qu’avec une voiture qui arrive dans le sens contraire. C’est l’émission Mythbuster qui me l’a dit!!!» Énoncez votre point de vue avant de faire les calculs. : ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ APP/Guide de l’élève 15 24) Quelle aurait été l’énergie absorbée par la voiture compacte si elle avait percuté le mur de béton? 25) Quelle a été l’énergie absorbée par la voiture compacte lors de sa collision avec le VUS? 26) Validez votre conclusion à l’aide du montage en face de la classe. Arriviez-vous à la même conclusion qu’en 3) ? Expliquez les différences s’il y en a. APP/Guide de l’élève 16
