Vitesse et distance d'arrêt d'un véhicule - Cours de Physique Chimie avec Maxicours - Collège

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Vitesse et distance d'arrêt d'un véhicule

Objectif
Sur la route, face à un danger, le conducteur freine. Mais avant que le véhicule ne s'arrête, il parcourt une certaine distance.
De quoi dépend cette distance, et quelles sont les précautions à prendre pour limiter les risques d'accident ?
1. La distance d'arrêt
La distance d'arrêt (dA) d'un véhicule est la distance parcourue par ce véhicule entre le moment où le conducteur voit l'obstacle et le moment où le véhicule est à l'arrêt.

Cette distance peut être décomposée en deux parties: la distance de réaction (dR) et la distance de freinage (dF).


2.  La distance de réaction
a. Qu'est-ce que la distance de réaction ?
C'est la distance parcourue par le véhicule pendant le temps de réaction du conducteur, c'est-à-dire entre le moment où il voit l'obstacle et le moment où il commence à freiner.

Elle dépend de la vitesse du véhicule et de l'état du conducteur.

b. Le temps de réaction et les facteurs dont il dépend
Normalement , un conducteur a un temps de réaction de 1 seconde environ.

Le temps de réaction augmente avec la fatigue, l'alcool, la drogue ou certains médicaments.
Il correspond au temps que met l'information pour aller de l'œil au cerveau, puis du cerveau aux muscles.

Le temps de réaction est de 2 secondes au bout de deux heures de conduite, c'est pourquoi on recommande une pause de 15 minutes toutes les deux heures de conduite.

La distance de réaction est proportionnelle au temps de réaction. Si ce temps de réaction est multiplié par 2, la distance de réaction est multipliée par 2.

Remarque:
Certains médicaments induisent une somnolence et augmentent le temps de réaction. Ils sont signalés par le pictogramme ci-dessous:



c. Influence de la vitesse
La distance de réaction est également proportionnelle à la vitesse. Si la vitesse est multipliée par 2, alors la distance de réaction l'est aussi.
d. Calcul de la distance de réaction
dR = V x tR

dR :
distance de réaction, en mètre (m)
v : vitesse du véhicule, en mètre par seconde (m/s)
tR: temps de réaction, en seconde (s)


3. La distance de freinage
a. Qu'est-ce-que la distance de freinage ?
C'est la distance parcourue par un véhicule entre le moment où le conducteur commence à freiner et l'arrêt du véhicule.

Elle dépend de la vitesse du véhicule, de l'état du véhicule (freins, amortisseurs, pneus) et de l'état de la route (sèche, mouillée, verglacée...).
b. Freinage et énergie cinétique
Lors du freinage d'un véhicule, sa vitesse diminue donc son énergie cinétique diminue aussi. L'énergie cinétique est principalement convertie en énergie thermique par frottement des pneus sur les freins et sur le sol.

Plus l'énergie cinétique initiale à transférer est élevée, plus le freinage est long et doit s'effectuer sur une grande distance.

Remarque : Lorsque la route est humide, l'eau diminue les frottements se produisant sur les pneus et rend le transfert d'énergie cinétique en énergie thermique moins rapide. La distance de freinage est alors allongée.
c. Influence de la vitesse du véhicule
L'énergie cinétique d'un corps a pour expression: Ec = m v2.

D'après son expression, l'énergie cinétique d'un corps est proportionnelle au carré de sa vitesse.

La distance de freinage varie donc beaucoup plus rapidement que sa vitesse:
- Lorsque la vitesse est multipliée par deux l'énergie cinétique est multipliée par 22, c'est-à-dire 4.
- Lorsque la vitesse est multipliée par trois l'énergie cinétique est multipliée par 32, c'est-à-dire 9 .

4. Calcul de la distance d'arrêt
La distance d'arrêt (dA) d'un véhicule correspond donc à la somme de la distance de réaction (dR) et de la distance de freinage (dF) :

5. Analyse d'un document
a. Tableau de limitation de vitesse
  En ville Sur route départementale Sur chaussée à voies séparée
 
Sur autoroute
Route sèche 50 90 110 130
Route mouillée 50 80 100 110

Observation: Les jeunes conducteurs doivent respecter les limitations de vitesse correspondant à une route mouillée, même sur une route sèche.
b. Distances de sécurité
Plus la vitesse du véhicule est élevée, plus la distance d'arrêt sera grande, et donc, plus la distance de sécurité devra être grande.

Pour éviter une collision avec le véhicule qui vous précède il doit y avoir 2,5 secondes entre les deux véhicules sur route sèche ( soit deux bandes de marquage sur autoroute) et plus de 3 secondes sur route mouillée.

L'augmentation de la distance d'arrêt sur route mouillée justifie l'abaissement des limitations de vitesse.

L'essentiel
La distance d'arrêt (dA) d'un véhicule est la distance parcourue par ce véhicule entre le moment où le conducteur voit l'obstacle et le moment où le véhicule est à l'arrêt.

La distance de réaction (dR) est la distance parcourue par un véhicule pendant le temps de réaction du conducteur, c'est-à-dire entre le moment où il voit l'obstacle et le moment où il commence à freiner.

La distance de freinage (dF) est la distance parcourue par un véhicule entre le moment où le conducteur commence à freiner et l'arrêt du véhicule.

La distance de réaction dépend de la vitesse v du véhicule et du temps de réaction (tR) du conducteur et peut être calculée grâce à la relation: dR = v × tR.

La distance de freinage dépend de l'énergie cinétique (Ec = mv2) du véhicule, ainsi que de l'état du système de freinage et de l'état de la route.

La distance de freinage est proportionnelle au carré de sa vitesse.

La distance d'arrêt peut être calculée grâce à la relation: dA = dR + dF

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