Ce diaporama vous guidera dans ce TP (il n’y aura pas d’autre fiche). Quand une question est posée, y répondre avant de passer à la suite. En cas de difficultés, consulter le professeur. Si le texte est en rouge  le copier sur votre compte-rendu.

Science et sécurité routière Séance 1 : Comment éviter une collision ?

Situation déclenchante Vous êtes au volant d’une voiture roulant à 50 km/h. La voiture devant vous est à 12 mètres. Tout à coup, la voiture qui vous précède s’arrête brusquement ! Que se passera-t-il ? (répondre à la question avant de passer à la diapo suivante)

soit votre voiture s’arrête avant d’avoir touché l’autre voiture (séance d’aujourd’hui) ; soit votre voiture ne s’arrête pas avant et il y a collision (séance suivante) !

Les 3 distances Reproduire le schéma ci-dessus et compléter les phrases de la diapositive suivante.

La distance d’arrêt dA est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où la voiture est arrêtée. La distance de réaction dR est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où le conducteur appuie sur le frein (c’est la distance parcourue pendant le temps de réaction tR). La distance de freinage dF est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur appuie sur le frein et le moment où la voiture s’arrêt complètement. La distance d’arrêt dA est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où ………………………………………………………… La distance de réaction dR est la distance que parcourt la voiture entre le moment où ………………………………………………………… et le moment où le conducteur appuie sur le …… (c’est la distance parcourue pendant le temps de réaction tR). La distance de freinage dF est la distance que parcourt la voiture entre le moment où ………………………………………………………… et le moment où …………………………………………………………

La distance d’arrêt dA est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où la voiture est arrêtée. La distance de réaction dR est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où le conducteur appuie sur le frein (c’est la distance parcourue pendant le temps de réaction tR). La distance de freinage dF est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur appuie sur le frein et le moment où la voiture s’arrêt complètement. La distance d’arrêt dA est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où la voiture est arrêtée. La distance de réaction dR est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où le conducteur appuie sur le frein (c’est la distance parcourue pendant le temps de réaction tR). La distance de freinage dF est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur appuie sur le frein et le moment où la voiture s’arrêt complètement.

dA = dR + dF Quelle relation existe-t-il entre ces trois distances ? La distance d’arrêt dA est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où la voiture est arrêtée. La distance de réaction dR est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur perçoit l’obstacle et le moment où le conducteur appuie sur le frein (c’est la distance parcourue pendant le temps de réaction tR). La distance de freinage dF est la distance que parcourt la voiture entre le moment où le conducteur appuie sur le frein et le moment où la voiture s’arrêt complètement. Quelle relation existe-t-il entre ces trois distances ? dA = dR + dF

Intéressons-nous à la distance de réaction Quelle formule connaissez-vous qui pourrait permettre de calculer dR ? dR = v × tR

Que vaut la vitesse ? Pourquoi ? La vitesse ne change pas car le conducteur n’a pas encore appuyé sur le frein.

Que vaut le temps de réaction tR ?

Pour une mesure plus précise de votre temps de réaction, reportez-vous à une trois animations, au choix, proposées sur le site : www.physiquechimielycee.wordpress.com (Temps de réaction, Temps de réaction 2 ou logiciel de simulation « Moduloroute » édité par la Prévention Routière, module « Temps de réaction ».) Mon temps de réaction vaut environ (à compléter après l’animation) : tR = …………….. En moyenne, le temps de réaction est de 1 seconde (état normal).

A votre avis, de quoi dépend ce temps de réaction (et donc la distance de réaction) ? Trouver au moins deux paramètres. Le temps de réaction (et donc la distance de réaction) dépend de la vitesse du véhicule et l’état du conducteur (alcool, fatigue…).

En prenant le temps de réaction moyen (1 s), calculer la distance de réaction dR pour une vitesse de 50 km/h. Pouvez-vous répondre à la question initiale ? La distance de réaction est de 13,9 m, ce qui est supérieur à la distance séparant les voitures : il y a donc collision.

Quelle distance aurait-il fallu laisser entre les deux véhicules pour éviter la collision ? On donne l’indication suivante : à 25 km/h, il faut 3,5 m pour freiner.

Un indice Commencez par vous poser la question : « Quelle serait la distance de freinage dF à la vitesse considérée ? »

Si vous avez répondu dF = 7 m (à la vitesse de 50 km/h), c’est que vous avez fait l’hypothèse suivante : pour des conditions identiques, la distance de freinage est proportionnelle à la vitesse. Afin d’étudier cette hypothèse (la distance de freinage est proportionnelle à la vitesse), imaginez un dispositif expérimental, puis le soumettre au professeur.

Dispositif expérimental : Lancer des voitures identiques (même masse) à différentes vitesses et mesurer les distances de freinage.

L’expérience sera réalisée lors de la prochaine séance. En attendant, visualiser les vidéos de la maquette « Distance de freinage » (disponibles sur le site) et relever dans un tableau les valeurs de la distance de freinage dF pour les différentes vitesses. Puis, à l’aide du logiciel Regressi (se reporter à la notice), tracer la courbe représentant la distance de freinage dF en fonction de la vitesse v du véhicule.

Montrer vos réponses à ces deux questions au professeur. La distance de freinage dF est-elle proportionnelle à la vitesse v du véhicule ? Justifier. En modélisant les points par une fonction judicieusement choisie, montrer que la distance de freinage dF est proportionnelle au carré de la vitesse v du véhicule. Montrer vos réponses à ces deux questions au professeur.

Par combien est multipliée la distance de freinage lorsque la vitesse est doublée ? Réponse : Par 4 (22). Compléter : La distance de freinage d’un véhicule croît …. vite que sa vitesse. Elle n’est pas ………………….. à la vitesse du véhicule, mais à son ………………. En particulier, si la vitesse est doublée, la distance de freinage est multipliée par quatre.

La distance de freinage d’un véhicule croît plus vite que sa vitesse. Elle n’est pas proportionnelle à la vitesse du véhicule, mais à son carré. En particulier, si la vitesse est doublée, la distance de freinage est multipliée par quatre.

A votre avis, de quoi dépend la distance de freinage A votre avis, de quoi dépend la distance de freinage ? Trouver au moins quatre paramètres. La distance de freinage dépend de la vitesse du véhicule, de l’état de la chaussée (pluie, verglas, neige,…), l’état des freins et des pneumatiques.

Répondre à présent à la question : « Quelle distance aurait-il fallu laisser entre les deux véhicules pour éviter la collision ? » en vous aidant du logiciel de simulation « Moduloroute », module « Distance d’arrêt » (désactiver le son et lire les commentaires). Réponse : Pour éviter la collision entre les deux voitures, il aurait fallu laisser entre les deux véhicules 26 m.

Pour voir l’influence des conditions climatiques sur la distance de freinage, consulter à nouveau le logiciel de simulation « Moduloroute », module « Adhérence » (désactiver le son et lire les commentaires).

Exercices 1 : Collision ou pas ? Un véhicule circule sur une autoroute rectiligne à 100km/h. Soudain, le conducteur aperçoit un obstacle situé à 80 mètres. 1) A partir des informations trouvées avec le logiciel de simulation « Moduloroute », module « Distance d’arrêt », donner les valeurs des distances de freinage et d’arrêt ? Préciser s’il y aura collision ou non. Réponse : La distance de freinage dF est de 49 m et la distance d’arrêt dA est de 77 m.

Exercices 1 : Collision ou pas ? 2) Si le temps de réaction du conducteur est de 2 secondes, indiquer s’il y aura collision. Réponse : dA = dR + dF. Ici, dF ne change pas et dR = 2  28 = 56 m. Donc dA = 105 m. Il y aura collision.

Exercices 2 : Deux secondes, un minimum absolu Voici un extrait du code de la route français (décret du 23 novembre 2001) : « Lorsque deux véhicules se suivent, le conducteur du second véhicule doit maintenir une distance de sécurité suffisante pour pouvoir éviter une collision en cas de ralentissement brusque ou d'arrêt subit du véhicule qui le précède. Cette distance est d'autant plus grande que la vitesse est élevée. Elle correspond à la distance parcourue par le véhicule pendant un délai d'au moins deux secondes. »

Sur le site de la Prévention Routière, on trouve les informations suivantes :  « Un conducteur sur quatre environ ne respecte pas la distance de sécurité réglementaire. Garder vos distances avec le véhicule qui vous précède est le meilleur moyen d'éviter une collision ou pire, un carambolage. Pour savoir si vous respectez le bon espace entre vous et le véhicule qui vous précède, prenez un point de repère visuel sur le bord de la route, comme un arbre ou un panneau de signalisation. Une fois que le véhicule qui vous précède est passé à sa hauteur, compter deux secondes. Si votre véhicule passe ce repère avant ce délai, vous êtes trop près. »

Questions : 1) A l’aide d’un calcul, montrer que le slogan : « Un trait = danger … deux traits = sécurité ! » que l’on rencontre sur l’autoroute est conforme à la distance de sécurité. Donnée : Sur l’autoroute, les lignes délimitant la bande d’arrêt d’urgence mesurent 39 mètres et sont espacées entre elles de 13 mètres.

Réponse : Sur l’autoroute, il convient de laisser un intervalle de deux traits (deux bandes blanches), soit 39 + 39 + 13 = 91 mètres pour arrêter votre véhicule sans percuter celui qui vous précède. Sur l’autoroute, à la vitesse de 130 km/h, soit environ 36 m/s, la voiture parcourt, en deux secondes, la distance de 72 m. La distance de sécurité est donc bien respectée.

Questions (suite) : 2) Le respect de la distance de sécurité garantit-il d’éviter la collision ? Justifier. Dans la négative, quelle est son intérêt ?

Réponse : Non, il y aura collision dans ce cas car à la vitesse de 130 km/h, la distance d’arrêt vaut 129 m. Intérêt : si les deux véhicules ont la même capacité de freinage, il n'y aura pas collision. Ceci suppose donc que les deux véhicules ont les mêmes distances de freinage. Si le véhicule qui précède freine mieux que celui qui le suit, il y a collision, même si la distance de sécurité est respectée, sauf si le véhicule suiveur fait une manœuvre d’évitement et que l’espace le lui permet. Si la décélération est brutale du fait d’un obstacle infranchissable sur la route, la collision est a fortiori inévitable, puisque cette distance ne prend pas en compte la distance de freinage.

Pour terminer (s’il reste du temps) Quelques vidéos de conduite sur la glace.