Route et lois physiques

Strassenverk_fr_ 7.2.2000 9:17 Uhr Seite 1
Ib 9913
6. VIRAGES
4. DISTANCES
Le chemin de réaction est déterminé par la
vitesse (vitesse double = chemin de réaction
double). Pour éviter une collision, le conducteur devra veiller à ce que la distance entre le
véhicule qui le précède et le sien soit supérieure
au trajet qu’il accomplit à vitesse identique
pendant le temps de réaction. Si l’on tient
compte du fait que les feux stop peuvent ne
pas être perçus sur-le-champ et que les freins
mettent un certain temps à agir, il faut respecter
une distance supérieure au chemin de réaction
proprement dit.
Exemple:
Deux véhicules roulant à 120 km/h se suivent à
un intervalle d’une seconde.
1 seconde
120 km/h
Si le conducteur précédent freine d’urgence et
que l’autre conducteur réagit au bout de
2 secondes, une collision s’ensuivra inévitablement. Sur chaussée mouillée, la vitesse d’impact sera de 71 km/h (µF = 0.6), sur chaussée
sèche même de 80 km/h (µF = 0.75).
Pour mémoire:
Distance de sécurité = vitesse divisée en deux, c.-àd. intervalle de 2 secondes par rapport au véhicule
qui précède
Conditions défavorables (mauvaise visibilité,
brouillard, etc.): augmenter l’intervalle,
c.-à-d. distance de sécurité = vitesse effective
Les dépassements font partie des manœuvres les plus dangereuses.
Lors du dépassement, la mauvaise estimation des vitesses et des distances
par rapport à d’autres véhicules est cause d’accidents.
Les études montrent que le temps de dépassement (déboîter, doubler, se remettre en file)
est pratiquement indépendant de la vitesse. Si
l’on tient compte d’un intervalle de sécurité de
2 secondes environ, il faut compter avec un
temps de dépassement de 12 secondes. Vu que
le trafic en sens inverse s’approche lui aussi à
une vitesse déterminée, la distance de visibilité représentera deux fois le trajet de dépassement nécessaire.
Un véhicule qui effectue un virage est soumis à
une force appelée force centrifuge. La stabilité
latérale la compense et empêche le véhicule de
déraper – à condition d‘être supérieure à la
force centrifuge.
Le seul paramètre apte à modifier la force
agissant sur le véhicule est la vitesse. A vitesse double, la force centrifuge est quadruplée.
Pour cette raison, il suffit d’un léger excès
de vitesse pour que le véhicule sorte de la
chaussée.
Exemple:
Pour dépasser un véhicule lancé à 60 km/h, il
faut compter près de 270 m.
Donc: pour dépasser en sécurité, on devra
disposer d’un tronçon visible de 540 m au minimum (= 2 x 270 m).
Exemple: accélération transversale dans les
virages
Un conducteur moyen a l’habitude d’une accélération transversale de 4 m/s2 environ. A partir de valeurs de 6.5 m/s2, il est impossible
d‘effectuer un virage sans courir de risque.
Autrement dit, une courbe d’un rayon de
r = 50 m permet de rouler tout au plus à 64
km/h. A 65 km/h déjà, le véhicule sortira de la
chaussée.
Route et
lois physiques
Pour mémoire:
Avant de prendre un virage, adapter
à temps la vitesse à la situation
(rayon de courbe, état de la route).
Pour mémoire:
Au dépassement, la différence de vitesse sera
de 20–40 km/h au moins.
La distance de visibilité doit être le double au
moins du tronçon nécessaire au dépassement.
Dépasser: dans le doute s’abstenir!
Force centrifuge
Accélération transversale
Fc =
m . v2
r
at =
v2
r
kg . m
]
s2
Fc Force centrifuge
[N =
m
v
r
at
[kg]
[m/s]
[m]
[m/s2]
Masse du véhicule
Vitesse
Rayon de la courbe
Accélération transversale
Même Einstein n’est pas parvenu à déjouer les lois de la physique!
©
Distance de visibilité
s v = 2 . td . v d
au dépassement
Tronçon de
dépassement
s d = td . v d
sd Tronçon de dépassement
sv Distance de visibilité
au dépassement
td Temps de dépassement
vd Vitesse de dépassement
[m]
[m]
[s] (≈ 12 s)
[km/h]
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10.1999/1
La distance entre les véhicules est un aspect important lié à la vitesse. Elle
doit être telle qu’un conducteur puisse s’arrêter à temps, même en cas de freinage
brusque et inattendu du véhicule qui le précède. La distance d’arrêt dépendant de
la vitesse, il faut respecter un intervalle de sécurité correspondant.
Un véhicule qui effectue un virage est soumis à la force centrifuge. Cette dernière augmente
en fonction de la vitesse et du rayon de la courbe. Lorsque la force centrifuge est supérieure à
l’adhérence latérale disponible, le véhicule commence à chasser à l’axe avant et arrière.
5. DÉPASSEMENT
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3. DISTANCE D’ARRÊT
30
8.3
Vitesse [km/h]
50
13.9
80
22.2
100
27.8
33.3
120
0
5
10 15
20 25
30
Chemin parcouru par seconde [m]
35
INERTIE
Inertie signifie qu’un corps se déplace en ligne
droite jusqu’au moment où des forces supplémentaires agissent sur lui. C’est pourquoi, lors
d’une collision, un conducteur qui a omis de
boucler sa ceinture sera catapulté dans le
tableau de bord et le pare-brise. Avec la ceinture, l’énergie cinétique de son corps sera
amortie par cette dernière et la zone déformable du véhicule.
Ainsi, un choc à 30 km/h seulement représente à peu près 20 fois le poids du conducteur (environ 1500 kg). Il est donc évident que
personne ne pourra amortir de telles forces
par les bras. Les meilleurs haltérophiles réussissent à soulever 260 kg au maximum.
Le fait de boucler sa ceinture améliore notablement les chances de survie du conducteur.
50 pour cent environ des personnes mortellement blessées seraient encore en vie si elles
avaient été protégées par la ceinture de sécurité.
RAPPORT ENTRE LA VITESSE
ET LA HAUTEUR DE CHUTE
(ÉNERGIE POTENTIELLE):
Vitesse et hauteur
de chute
80 km/h = 25.2 m
50 km/h = 9.8 m
30 km/h = 3.5 m
soit une chute du
100
60
40
20
9ème étage
8ème étage
7ème étage
6ème étage
5ème étage
4ème étage
3ème étage
2ème étage
1er étage
Rez-de-chaussée
0
20
30
40
50
60
70
80
Vitesse de collision véhicule [km/h]
s
–
t
Vitesse
v=
Vitesse en [m/s] =
Vitesse en [km/h]
3.6
Energie cinétique
v Vitesse
s Chemin
t Unité de temps
[m/s]
[m]
[s]
Energie potentielle
Ecin =
Epot
Ecin
Epot
m
.
.
= m g h v
h
g
Energie cinétique
Energie potentielle
Masse
Vitesse
Hauteur au-dessus du sol
Accélération terrestre
La mesure physique de la transmission de la
force entre la chaussée et la surface des pneus
est appelée friction de glissement µF ou coefficient de frottement. Plus la chaussée est lisse
et plus l’état des pneus (profil, pression) est
mauvais (réduction de la charge de roue agissant sur le pneu), plus réduites sont les forces
transmises. La vitesse du véhicule joue également un rôle. Cela signifie que, même lorsque
les conditions de la route sont bonnes et les
pneus en excellent état, la qualité de la transmission des forces à la chaussée diminue plus
la vitesse augmente lors des manœuvres (accélérer, freiner, diriger le véhicule).
Exemple:
Sur route mouillée, la vitesse exerce une grande
influence sur la décélération. Plus la vitesse
augmente, plus le contact entre les pneus et la
chaussée diminue. Des essais ont montré que,
pour une profondeur de profil de 5 mm (profil
réduit de moitié) et un film d’eau (compact) de
2 mm sur la chaussée, la décélération est la suivante: de 6.5 m/s2 à 60 km/h, elle s‘abaisse à 4.2
m/s2 si la voiture est lancée à 80 km/h, et à 0.5
m/s2 si elle est lancée à 120 km/h (aquaplanage).
Cela signifie, à conditions identiques, vitesse
double = décélération jusqu’à 15 fois moins
grande, donc chemin de freinage plus long.
Pour mémoire:
Contrôler régulièrement la pression des pneus.
Gonflage: suivre les indications du producteur
Eliminer les pneus usés (si le profil est inférieur
à 1.6 mm)
Adapter sa vitesse aux conditions
atmosphériques
Pour mémoire:
Adapter sa vitesse à la situation
Prévoir suffisamment de temps pour le
trajet
«Clic» c’est plus sûr
m
– . v2
2
2. CONTACT ENTRE LES PNEUS ET LA CHAUSSÉE
Pour accélérer, freiner et diriger un véhicule, les forces en jeu doivent
être transmises à la chaussée par le biais du frottement des pneus. L‘énergie
de frottement dépend de la qualité des pneus et de celle de la chaussée,
de la charge sur la roue et de la vitesse.
80
[Joule]
[Joule]
[kg]
[m/s]
[m]
[9.81m/s2]
Le chemin parcouru par un véhicule jusqu’à son arrêt complet se compose du
chemin de réaction et du chemin de freinage. Par chemin de réaction, on entend le trajet
effectué depuis l’instant où le conducteur reconnaît le danger jusqu’à celui où il actionne
les freins. Sa longueur dépend de la vitesse du véhicule et du temps de réaction du conducteur (en général, 1 à 2 secondes). Par chemin de freinage, on entend le trajet parcouru
par le véhicule depuis le début de la décélération jusqu’à son arrêt complet.
Exemple: au point où un véhicule
roulant à 50 km/h sur une chaussée sèche est complètement arrêté
à la suite d‘un freinage d‘urgence,
un autre véhicule lancé à 60
km/h, dont le conducteur a réagi
au même endroit et avec la même
rapidité, a encore une vitesse de
plus de 40 km/h.
DISTANCE D’ARRÊT À DIFFÉRENTES VITESSES:
Chemin de Chemin de freinage
réaction ch. sèche mouillée verglacée
Vitesse
30
50
80
100
120
km/h
km/h
km/h
km/h
km/h
30
8
40
50
(µF = 0.6)
(µF = 0.1)
ch. sèche mouillée verglacée
8m
14 m
22 m
28 m
33 m
5
13
34
52
76
6 m
16 m
42 m
66 m
94 m
35 m
98 m
252 m
399 m
566 m
13 m
27 m
56 m
80 m
109 m
m
m
m
m
m
60
70
13
19
17
19
80
26
22
34
0
10
20
30
40
Distance d'arrêt [m]
Chemin de réaction
Chemin
de réaction
sr = v . tr
Chemin
de freinage
sf =
v2
2 . g . µF
50
60
Chemin de freinage
sr
sf
v
tr
g
µF
14
30
64
94
127
m
m
m
m
m
43 m
112 m
274 m
421 m
599 m
La distance d’arrêt dépend essentiellement de deux facteurs:
●
de la vitesse –
vitesse double = chemin de
freinage quadruplé.
●
de l’état de la route –
sur route mouillée, le chemin
de freinage est de 25 % plus
long que sur chaussée sèche.
Sur route enneigée ou verglacée, il peut s’allonger
jusqu’à 8 fois.
8
14
(= chem. de réaction + chem. de freinage)
(µF = 0.75)
5
11
Distance d’arrêt
(Temps de
réact. = 1 s)
DISTANCE D'ARRÊT À DIFFÉRENTES VITESSES, CHAUSSÉE
SÈCHE:
Vitesse [km/h]
VITESSE
En termes de physique, la vitesse est le chemin
parcouru par unité de temps.
Le graphique ci-dessous montre le chemin
accompli en une seconde à une vitesse donnée
en km/h:
PROBABILITÉ D’ÊTRE TUÉ EN TANT QUE
PIÉTON DANS UNE COLLISION AVEC UNE
VOITURE DE TOURISME:
Probabilité [%]
1. BASES
ÉNERGIE
Tout corps en mouvement accumule de l’énergie cinétique. Celle-ci augmente au carré de la
vitesse. Si la vitesse double, l’énergie est quadruplée ce qui correspondrait à une hauteur de
chute également multipliée par quatre.
L’importance de l’énergie détermine les conséquences d’un accident.
Chemin de réaction
[m]
Chemin de freinage
[m]
Vitesse
[m/s]
Temps de réaction
[s] en gén. 1 à 2 sec.
Accélér. de la pesanteur [9.81 m/s2]
Coeffic. de frottement [–] en gén. chaussée
sèche = 0.7–0.8 / mouillée = 0.55–0.65 /
verglacée = 0.05–0.15