Definitions Unites

de 1 m. s-2 à une masse de 1 kilogramme. Le couple désigne le produit d’une force par un bras de levier ; l’unité de couple est le newton-mètre (symbole Nm) : par définition, 1 Nm est le couple produit par une force de IN qui s’exerce sur un bras de levier de longueur 1 mètre. – La pression désigne le rapport entre une force et une surface ; l’unité de pression est le pascal (symbole Pa) ou le bar (1 bar 100 000 Pa) : par définition, 1 Pa est la pression qu’exerce un poids de 1 N sur une surface de 1 rn2. – L’unité de température absolue est le kelvin (symbole K) . ar définition, O K = 273 degrés Celsius, 273 K = O degré Celsius, 373 k 100 degrés Celsius. Cénergie désigne toute manifestation de mouvement, de chaleur, de lumière, de bruit ou de rayonnement ; l’énergie est dite cinétique quand elle se manifeste sous forme de mouvement ; toutes les formes d’énergie sont équivalentes et ont la même unité, le Les lois physiques de l’automobile www. adilca. com joule (symbole J) : par définition, 1 J est l’énergie cinétique d’une masse de 2 kg se déplaçant à la vitesse d’I m. s-l . Le travail désigne l’énergie nécessaire au déplacement d’une force ; travail et énergie ont la même unité, le joule (symbole J) : par définition, 1 J st le travail nécessaire pour déplacer une force de 1 N sur une distance d’I mètre. Attention ! La confusion entre masse, poids, force, travail et énergie est fréquente – La puissance désiene le r ‘énergie et le temps ; Irun 7 1 est fréquente ! – La puissance désigne le rapport entre Pénergie et le temps ; l’unité de puissance est le watt (symbole W) : par définition, 1 W est la pulssance nécessaire pour produite un travail de 1 J en 1 seconde. vitesse désigne le rapport entre la distance et le temps ; l’unité de vitesse est le mètre par seconde (symbole m. s-l) : par définition, 1 m. s-l est la itesse qui permet de parcourir la distance d’I mètre en 1 seconde. – La vitesse de rotation s’exprime en tour par minute (symbole tr. mn-l), en tour par seconde (symbole tr. s-l), ou en radian par seconde (symbole rad. s-l) : par définition, 1 radian est l’angle au centre qui intercepte un arc d’une longueur égale au rayon ; 1 tour 360 degrés = 2 radians = 6,28 radians, d’où 1 radian = 57,3 degrés.

Le radian est l’angle au centre interceptant un arc d’une longueur égale au rayon. 1 radian 360 degrés / 2 n = 360 / 6,28 = 57,3 degrés. ‘accélération (ou décélération) désigne le rapport entre la ariation de vitesse et le temps ; l’unité d’accélération (ou décélération) est le mètre par seconde carrée (symbole m. s-2) : par définition, 1 m. s-2 est une accélération (ou décélération) qui se traduit par une variatlon de vltesse de 1 m. s-l par seconde. – Le coefficient d’adhérence désigne le rapport entre la décélération de la voiture et l’accélération verticale due à la pesanteur terrestre (symbole « g ‘ — m. -2). PAGF30F11 l’automobile www. adilca. com Attention ! Cela ne signifie pas que le coefficient d’adhérence est toujours obligatoirement inférieur à 1 La revue Auto Plus (no 1003 du 27 ovembre 2007) a testé le freinage de 220 voitures de série parmi lesquelles 94 (soit 42,7 % du total) ont obtenu un coefficient d’adhérence égal à 1 ou supérieur – Le coefficient de glissement désigne l’écart entre la vitesse clrconférentielle des roues et la vitesse de translation de la voiture lors d’un freinage : il est égal à O si la roue tourne librement, égal à 1 si la roue est totalement bloquée.

Attention ! La confusion entre coefficient d’adhérence et coefficient de glissement – Un référentiel désigne un ensemble de repères à partir desquels se mesurent les aractéristiques du mouvement d’une masse (vitesse, trajectoire). Attention !

On distingue deux types de référentiels : le référentiel général (en automobile il s’agit de la erre puisque les voitures sont, par définition, des véhicules terrestres) pour décrire à la fois le mouvement de la voiture et de tout ce qu’elle contient (passagers, bagages), et le référentiel restreint (en automobile, il s’agit de la voiture) pour décrire uniquement le mouvement des passagers et des bagages par rapport à la voiture, ce qui interdit toute allusion au mouvement de la voiture. Les deux descriptions sont ontradictoires et il est interdit de les superposer ! La dynamique est la des ouvement réel. PAGF 11 La dynamique est la description d’un mouvement réel. – La statique est une description imaginaire dans laquelle le mouvement réel est ignore. Attention ! Ces deux descriptions sont contradictoires et il est interdit de les superposer ! – Un vecteur est une représentation graphique d’une grandeur quelconque. Attention ! Il est interdit d’additionner deux vecteurs représentant des grandeurs de natures différentes ! ASSOCIATION ADILCA www. adilca. com Les lois physiques de l’automobile Mvw. dilca. com ECRITURE SCIENTIFIQUE Il s’agit d’une convention d’écriture qui vient s’ajouter à la norme concernant les unités. Elle est obligatoire dans l’enseignement, l’industrie, la recherche et l’édition ? vocation scientifique. Elle n’est pas obligatoire pour le grand public. Elle consiste, d’une part à remplacer les grands nombres par des puissances de 10, d’autre part à remplacer les divisions et les quotients traditionnellement matérialisés par une barre de fraction ou un signe ( / « slash ») par des exposants négatifs.

Exemples : 1 000 s’écrit 103 2 000 s’écrit 2x 103 ; 2 345 s’écrit 2,345 x 103 ; s 1 as de confusion possible avec le « x » de l’inconnue, rapidité et facilité de réduction de l’expression. Certains constructeurs automobiles l’ont adoptée pour leurs tableaux de bord (tachymètre, compte-tours… ), mais il est toujours possible de revenir à l’ancienne écriture, la conversion est assez facile. Exemples : « kilomètres par heure » peut décrire km/h ou km. h -1 ; – « tours par minute » peut s’écrire tr/min ou tr. in -1 , Pour d’autres grandeurs, l’écriture et les calculs sont rendus plus homogènes. Exemple • La constante de gravitation (appelée aussi « constante de Newton ») est une randeur qui s’exprime en mètre cube par kilogramme et par seconde carrée. Les lois physiques de l’automobile wvw. n. ‘. adilca. com Son symbole peut s’écrire de 2 manières différentes : m3/kg/s2 ou m3. kg-1. s-2 L’avantage de la 2ème solution ne saute pas immédiatement aux yeux, sauf quand il s’agit de la combiner avec d’autres grandeurs.

L’accélération gravitationnelle à la surface de la Terre s’exprime par la relation = G. M. D-2 Dans cette relation : 6 1 m+3. m-2. kg-1 . kg+l . s-2 m+3-2. kg+1-1. s-2 m+l . kgO. s-2 = m. s-2 (La combinaison puis la réduction des symboles est une procédure classique en hysique, elle garantit la cohérence des unités et permet de vérifier que la dimension obtenue, ici une accélération, correspond bien à la dimension recherchée).

Attention ! – l’absence de signe à l’exposant équivaut à un signe + ; – l’absence d’exposant équivaut à l’exposant +1 ; – n’importe quelle grandeur affectée de l’exposant O est égale à 1 Avec l’ancienne écriture, la réduction est plus acrobatique : = G. M/D2 = rn3/kgm x kg/m2 m3/kg/s2 x kg/m2 m3/m2 x kg1/kg1/s2 = m3-2 x kg 1-1/s2 – -ml x kgO/s2 = ml x 1/52 = m/s2 Cette convention d’écriture vaut aussi pour les applications numerlques.

Cependant, il est alors conseillé de revenir aux signes traditionnels x et / afin d’éviter tout risque d’erreur. Exemple : Calculons Vintensité de Paccélération gravitationnelle à la surface de la Terre ? l’aide de la relation n = G. M. D-2 Les valeurs numériques sont les suivantes G (constante de gravitatio 11 m3. ke-l . s. 2 PAGF 7 1 x 6,38-2 6,66 10+1 x 6,38-2 399,6 x 6,38-20 – 399,6 X40,7-lO – 399,6 / 40,7 = m. s-2 Les lois physiques de l’automobile w•vw. n. ‘. adilca. om MULTIPLES ET SOUS-MULTIPLES – yotta (symbole Y) signifie 1024 unités (à ne pas confondre avec iota), – zetta (symbole Z) signifie 1021 unités, exa (symbole E) signifie 1018 unités, peta (symbole P) signifie 1015 unités, – téra (symbole T) signifie 1012 unités, – giga (symbole G) signifie 109 unités, – méga (symbole M) signifie 106 unités, – kilo (symbole k) signifie 103 unités, hecto (symbole h) signifie 1 02 unités, – déca (symbole da) signifie 101 unités, – déci (symbole d) signifie 10-1 unités, centi (symbole c) signifie IOQ unités, milli (symbole m) signifie 10-3 unités, – micro (symbole C) signifie 10-6 unités, – nano (symbole n) signifie 10-9 unités, – pico (symbole p) signifie 10-12 unités, – femto (symbole f) signifie 10-15 unités, atto (symbole a) signifie 10-18 unités, zepto (symbole z) signifie 10-21 unités, yocto (symbole y) signifie 10-24 unités. B1 unités : P -kg. m. s-2 N Exemple : calculons le poids d’une voiture de 1 000 kg 1 000 x N Force . F : force, exprimée en N M : masse, exprimée en kg Y : accélération ou décélération, exprimée en m. s-2 cohérence des unités : F -kg. m. s-2 N Exemple : calculons la force de traction capable de communiquer une accélération de 4 m. -2 à une voiture de masse 1 000 kg 000 = 4 000 N Couple • C=F. D C : couple, exprimé en Nm D : bras de levier, exprimée en m cohérence des unités : C = N . = Nm Exemple : calculons le couple créé par une force de 20 N s’appliquant sur un bras de levier de 0,5 mètre : C -20 xo,5- IO Nm Pression : Pr : pression, exprimée en pa S : surface, exprimée en m2 cohérence des unités : Pr — kg. m+1. s-2 . m-2 = kg. m-l . s-2 = Pa Exemple : calculons la pression u’une voiture de masse de 1 000 kg exerce sur le PAG » 1 Énergie cinétique . E-=hM. V2 E : énergie cinétique, exprimée en J V : vitesse, exprimée en m. s•l cohérence des unités : E = kg . (m. s-1)2 = kg. m2. -2 = J Exemple : calculons l’énergie cinétique d’une voiture de masse 1 000 kg circulant ? 25 m. s-2 (90 km. -l) : Fzhxl 000 x 252 500 x 625 = 312 500] Puissance B=E/T B : puissance, exprimée en W E : énergie, exprimée en J T : temps, exprimé ens cohérence des unités : B = kg. m2. s-2 . s-l = kg. m2. s-3 = W Exemple : calculons la puissance nécessaire pour produire une énergie cinétique de 300 000 ] en 10 secondes : B 300 000 / 10 30 000 W Accélération Y=WT Y : accélération, exprimée en m. s-2 V : vitesse, exprimée en m. s-l T : temps, exprimé en s cohérence des unités : Y = m. s-l . s-l = m. s-2 Exemple : calculons l’accélération d’une voiture dont la vitesse varie de 0 à 25 m. s -1 (90 km. h-l) en 10 second 11