Réaction, freinage, étude de différents facteurs : bac ST2S Nlle Calédonie 2010

Il est important de bien connaître, pour le prendre en compte, l'influence de différents facteurs sur la distance de freinage, la distance parcourue pendant le temps de réaction et la distance d'arrêt. Le temps de réaction est d'environ 1 s pour un conducteur en bonne condition physique. Certaines conditions peuvent avoir une influence sur ces différentes distances : - l'état de fatigue du conducteur - le système de freinage - de mauvaises conditions météo - la consommation d'alcool, de drogues, de médicaments - l'état des pneumatiques - la vitesse à laquelle on roule - téléphoner en conduisant - chercher une station radio - manger ou boire - prendre une cigarette - une route en mauvais état, ou trop lisse, ou humide, ou comportant des gravillons, présence de verglas... peut augmenter la distance de freinage. Extraits des épreuves de sécurité routière ASSR et ASR. Un véhicule de masse M =750 kg roule à une vitesse 50 km/h, ce qui correspond à v = 13,9 m/s, sur une route horizontale dans une agglomération. Il freine avec une force de freinage F de valeur constante, égale à 4500 N et s'arrête après avoir parcouru une distance AB durant le freinage. Le véhicule est soumis à trois forces représentées en G sur le schéma suivant : La relation permettant de calculer l'énergie cinétique d'un solide en translation est Ec = ½mv2. Indiquer le nom et l'unité de chaque grandeur intervenant dans cette relation. Ec : énergie cinétique en joule (J) ; m : masse en kg ; v : vitesse en m s-1. Quelle est l'énergie cinétique EcB lorsqu'elle est à l'arrêt ? A l'arrêt, la vitesse du véhicule est nulle : l'énergie cinétique EcB  est  donc nulle. Distance de freinage. On rappelle que le travail W d'une force constante de valeur F, u cours d'un déplacement rectiligne AB, est donné par la relation : W = F AB cos a. W : travail de la force en joule. F : valeur de la force en Newton. AB distance parcourue en mètre. a : angle formé par la direction de la force et celle du déplacement. Pourquoi le travail du poids et celui de la réaction du sol sont-ils nuls ? Ces forces sont perpendiculaires au déplacement AB : cosa = cos90 = 0. Ces forces ne travaillent pas. Le travail de la force de freinage est-il moteur ou résistant ? La force de freinage et le déplacement sont deux vecteurs de même dircetion et de sens contraire : cosa = cos180 = -1. De plus les valeurs des vecteurs F et AB sont positives. Par suite le produit F AB cos 180 est négatif : le travail de F est résistant. Donner l'expression du travail de la force de freinage en fonction de F et de la distance de freinage AB. W = F AB cos 180 = - F AB. Dans le référentiel terrestre, la variation de l'énergie cinétique d'un solide au cours du déplacement en translation entre deux positions A et B est égale à la somme des travaux des forces extérieures appliquées au solide entre ces deux positions : EcB-EcA = S WAB (F). L'énergie cinétique de la voiture en A vaut EcA =7,25 104 J. Montrer que la valeur de la distance de freinage AB nécessaire à l'arrêt du véhicule est égale à environ 16 m. EcB= 0 ( arrêt) ; EcA = 7,25 104 J ; EcB-EcA = 0-7,25 104 = - 7,25 104 J. Seule la force de freinage travaille : W = -F AB avec F = 4500 N - 7,25 104 = - 4500 AB ; AB = 7,25 104 / 4500 = 16 m.   Distance d'arrêt. La distance de freinage dF correspond à la distance nécessaire au véhicule pour qu'il s'arrête une fois que le conducteur à commencer à freiner. Pour déterminer la distance d'arrêt "réelle, notée dA, il faut ajouter la distance parcourue pendant le temps de réaction du conducteur, notée dR. Déterminer la distance parcourue pendant le temps de réaction par le véhicule roulant  à 50 km/h. 50 km/h = 13,9 m/s ; le temps de réaction étant de 1 s, le conducteur parcourt la distance dR =13,9 ~ 14 m. En déduire la distance d'arrêt dA. dA = dR + dF = 13,9 + 16 ~ 30 m.  Citer deux facteurs qui ont une incidence sur le temps de réaction. L'état de fatigue du conducteur ; la consommation d'alcool, de drogues ou de médicaments. Citer deux facteurs qui agissent sur la distance de freinage. Le système de freinage ; l'état de la route.

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