Étude de la Traînée Aérodynamique sur un Véhicule Électrique
Contexte : L'autonomie des véhicules électriquesUn véhicule propulsé par un ou plusieurs moteurs électriques, utilisant l'énergie stockée dans des batteries rechargeables..
L'un des défis majeurs pour les véhicules électriques est de maximiser leur autonomie. Contrairement aux véhicules thermiques, chaque kilowatt-heure (kWh) d'énergie est précieux. À mesure que la vitesse augmente, la résistance de l'air, appelée traînée aérodynamiqueLa force qui s'oppose au mouvement d'un objet à travers un fluide (comme l'air). Elle dépend de la forme de l'objet, de sa vitesse et des propriétés du fluide., devient la force principale que le moteur doit vaincre, consommant une part très importante de l'énergie de la batterie. Cet exercice vise à quantifier cet effet et à comprendre comment le design et la vitesse influencent la consommation et l'autonomie.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous permettra d'appliquer des concepts de mécanique des fluides et d'énergétique pour résoudre un problème concret et actuel d'ingénierie. Vous verrez comment une simple formule de physique explique un des enjeux majeurs de la transition vers la mobilité électrique.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre et appliquer la formule de la force de traînée aérodynamique.
- Calculer la puissance nécessaire pour vaincre la résistance de l'air à différentes vitesses.
- Analyser la relation non-linéaire entre la vitesse et la puissance consommée.
- Estimer l'autonomie théorique d'un véhicule électrique en fonction de sa vitesse.
Données de l'étude
Fiche Technique du VE-2025
Forces s'exerçant sur le véhicule à vitesse constante
| Caractéristique | Symbole | Valeur |
|---|---|---|
| Masse volumique de l'air | \(\rho\) | 1,225 kg/m³ |
| Surface frontale du véhicule | \(S\) | 2,20 m² |
| Coefficient de traînée | \(C_x\) | 0,23 |
| Capacité utile de la batterie | \(E_{\text{batt}}\) | 75 kWh |
Questions à traiter
- Calculer la valeur de la force de traînée aérodynamique \(F_{\text{traînée}}\) lorsque le véhicule roule à une vitesse constante de 50 km/h.
- Calculer la valeur de cette même force lorsque le véhicule roule à 130 km/h sur autoroute.
- Déterminer la puissance \(P_{\text{traînée}}\) que le moteur doit fournir pour vaincre uniquement cette force de traînée à 130 km/h.
- Calculer le rapport entre la puissance nécessaire à 130 km/h et celle nécessaire à 50 km/h. Que peut-on en conclure sur l'impact de la vitesse ?
- En supposant que toute l'énergie de la batterie est utilisée pour vaincre la traînée, calculer l'autonomie théorique (distance maximale) du véhicule à une vitesse constante de 130 km/h.
Les bases de l'aérodynamique et de la puissance
Pour résoudre cet exercice, deux formules fondamentales de la physique sont nécessaires. Elles lient la vitesse d'un objet se déplaçant dans un fluide à la force de résistance qu'il subit, et à la puissance nécessaire pour maintenir cette vitesse.
1. Force de Traînée Aérodynamique (\(F_{\text{traînée}}\))
Cette force modélise la résistance de l'air. Elle augmente de manière quadratique avec la vitesse.
\[ F_{\text{traînée}} = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot S \cdot C_x \cdot v^2 \]
Où \(v\) est la vitesse en mètres par seconde (m/s).
2. Puissance d'une force (\(P\))
La puissance nécessaire pour contrer une force résistante et maintenir une vitesse constante \(v\) est donnée par le produit de la force et de la vitesse.
\[ P = F \cdot v \]
Cette puissance est exprimée en Watts (W).
Correction : Étude de la Traînée Aérodynamique sur un Véhicule Électrique
Question 1 : Calcul de la force de traînée à 50 km/h
Principe (le concept physique)
L'objectif est de quantifier la force de résistance que l'air oppose à l'avancement du véhicule. Cette force dépend des caractéristiques du fluide (l'air), de la géométrie du véhicule et, de manière cruciale, de sa vitesse. Nous allons appliquer un modèle physique fondamental de la mécanique des fluides pour la calculer.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La force de traînée \(F_{\text{traînée}}\) est une force de frottement fluide. Elle résulte de deux phénomènes : la friction de l'air sur la carrosserie et la différence de pression entre l'avant (surpression) et l'arrière (dépression) du véhicule. La formule \(F = \frac{1}{2} \rho S C_x v^2\) modélise ces effets complexes. Le terme \(v^2\) montre que cette force n'augmente pas linéairement mais de façon quadratique avec la vitesse.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
La clé de cette question, et de beaucoup d'autres en physique, est la rigueur dans la gestion des unités. Prenez toujours le temps de vérifier que toutes vos données sont dans le Système International (mètres, kilogrammes, secondes) avant de lancer le moindre calcul. C'est la première source d'erreur des étudiants.
Normes (la référence réglementaire)
En physique appliquée, on se base souvent sur des conditions normalisées pour pouvoir comparer les résultats. Ici, la valeur de la masse volumique de l'air (\(\rho = 1,225\) kg/m³) correspond à l'Atmosphère Standard Internationale (ISA) au niveau de la mer et à 15°C. Les calculs sont donc valides dans ce cadre de référence.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule de la force de traînée
Hypothèses (le cadre du calcul)
Pour que notre modèle soit applicable, nous posons plusieurs hypothèses simplificatrices :
- L'air est un fluide incompressible et sa masse volumique \(\rho\) est constante.
- Le véhicule se déplace en ligne droite à vitesse constante.
- Il n'y a pas de vent (la vitesse relative par rapport à l'air est la vitesse du véhicule).
- Le coefficient \(C_x\) est constant et ne dépend pas de la vitesse (ce qui est une bonne approximation pour cette plage de vitesses).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse volumique de l'air | \(\rho\) | 1,225 | kg/m³ |
| Surface frontale | \(S\) | 2,20 | m² |
| Coefficient de traînée | \(C_x\) | 0,23 | (sans dimension) |
| Vitesse | \(v\) | 50 | km/h |
Astuces (Pour aller plus vite)
Pour mémoriser la conversion des km/h en m/s, retenez que 1 heure = 3600 secondes et 1 km = 1000 mètres. Donc \(1 \text{ km/h} = \frac{1000 \text{ m}}{3600 \text{ s}} = \frac{1}{3,6} \text{ m/s}\). C'est pour cela qu'il faut toujours diviser par 3,6.
Schéma (Avant les calculs)
Forces en jeu à 50 km/h
Calcul(s) (l'application numérique)
Conversion de la vitesse en m/s
Application de la formule
Schéma (Après les calculs)
Résultat du calcul de la force
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Une force de 59,8 N équivaut à peu près au poids d'un objet de 6 kg (\(F=mg \Rightarrow m=F/g \approx 59,8/9,81\)). C'est une force relativement faible, ce qui explique pourquoi à basse vitesse, la résistance de l'air est peu perceptible et a un impact modéré sur la consommation.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur fatale est d'utiliser la vitesse en km/h directement dans la formule. Si vous le faites, vous obtiendrez une force de 777 N, un résultat presque 13 fois trop élevé (\(3,6^2 \approx 13\)), ce qui est physiquement absurde pour cette vitesse.
Points à retenir (pour maîtriser la question)
Pour cette question, vous devez absolument maîtriser deux choses :
- La formule de la force de traînée et la signification de chaque terme.
- La méthode de conversion des unités de vitesse de km/h vers m/s.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Les premières voitures du début du 20ème siècle avaient des formes très carrées, avec des coefficients de traînée (\(C_x\)) souvent supérieurs à 0.80. La forme théorique la plus aérodynamique est la goutte d'eau, qui peut atteindre un \(C_x\) d'environ 0.04 ! Les voitures modernes s'en inspirent pour optimiser leur design.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour vérifier la compréhension)
Recalculez la force de traînée à 50 km/h, mais pour un VUS (SUV) moins aérodynamique avec un \(C_x\) de 0,35 et une surface frontale \(S\) de 2,6 m². Entrez votre réponse en Newtons (arrondie à une décimale).
Question 2 : Calcul de la force de traînée à 130 km/h
Principe (le concept physique)
Nous réutilisons le même modèle physique que pour la question 1, mais avec une vitesse nettement supérieure. L'objectif est de quantifier l'augmentation de la force de résistance et de prendre conscience de la nature non-linéaire de ce phénomène.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La relation quadratique (\(F \propto v^2\)) signifie que si l'on trace la force de traînée en fonction de la vitesse, on n'obtient pas une droite mais une parabole. La pente de cette courbe augmente constamment, ce qui veut dire que chaque km/h supplémentaire coûte de plus en plus cher en termes de force à vaincre.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Lorsque vous comparez deux situations comme ici, une bonne méthode est de calculer le rapport des vitesses (\(130/50 = 2,6\)). Comme la force dépend du carré de la vitesse, vous pouvez vous attendre à ce que la nouvelle force soit environ \(2,6^2 \approx 6,76\) fois plus grande que la précédente. C'est un excellent moyen de vérifier l'ordre de grandeur de votre résultat final.
Normes (la référence réglementaire)
Les conditions atmosphériques standard (ISA) sont toujours considérées comme valides. Sur une autoroute en altitude (par exemple en montagne), la masse volumique de l'air serait plus faible, et la force de traînée diminuerait légèrement.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule de la force de traînée
Hypothèses (le cadre du calcul)
Les hypothèses de la question 1 (air, mouvement, \(C_x\) constants) sont maintenues pour permettre la comparaison.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Masse volumique de l'air | \(\rho\) | 1,225 | kg/m³ |
| Surface frontale | \(S\) | 2,20 | m² |
| Coefficient de traînée | \(C_x\) | 0,23 | (sans dimension) |
| Vitesse | \(v\) | 130 | km/h |
Astuces (Pour aller plus vite)
Plutôt que de tout retaper dans la calculatrice, vous pouvez reprendre le résultat de la question 1 (\(F_{50}\)) et le multiplier par le carré du rapport des vitesses : \(F_{130} = F_{50} \times (\frac{130}{50})^2\). C'est plus rapide et moins sujet aux erreurs de saisie.
Schéma (Avant les calculs)
Forces en jeu à 130 km/h
Calcul(s) (l'application numérique)
Conversion de la vitesse en m/s
Application de la formule
Schéma (Après les calculs)
Comparaison des forces de traînée
Réflexions (l'interprétation du résultat)
La force de traînée a été multipliée par un facteur de \(404,6 / 59,8 \approx 6,8\). Alors que la vitesse n'a été multipliée "que" par 2,6. Cette augmentation spectaculaire montre que la résistance de l'air devient la force dominante à haute vitesse, et que chaque km/h supplémentaire sur autoroute coûte très cher en énergie.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne tombez pas dans le piège de penser que la relation est linéaire. Ne faites pas une "règle de trois" en pensant que si la vitesse est 2,6 fois plus grande, la force le sera aussi. Le carré (\(v^2\)) dans la formule est la clé !
Points à retenir (pour maîtriser la question)
Le message principal de cette question est la nature quadratique de la force de traînée. Retenez que cette force n'est pas proportionnelle à \(v\), mais à \(v^2\). C'est un concept fondamental en aérodynamique.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Les voitures de Formule 1 génèrent tellement d'appui aérodynamique qu'à partir d'une certaine vitesse (environ 160 km/h), elles pourraient théoriquement rouler au plafond d'un tunnel. Cet appui, qui plaque la voiture au sol, a pour contrepartie une énorme force de traînée.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour vérifier la compréhension)
Sans refaire le calcul complet, mais en utilisant le résultat de la question 1 (59,8 N à 50 km/h) et l'astuce du rapport au carré, estimez la force de traînée à 100 km/h. Entrez votre réponse en Newtons (arrondie à une décimale).
Question 3 : Calcul de la puissance nécessaire à 130 km/h
Principe (le concept physique)
Maintenant que nous connaissons la force à vaincre, nous allons calculer l'énergie que le moteur doit dépenser chaque seconde pour la contrer. C'est la définition de la puissance. Elle est directement liée à la consommation instantanée du véhicule.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La puissance \(P\) est le travail \(W\) d'une force par unité de temps (\(P = dW/dt\)). Pour une force constante \(F\) qui déplace un objet à une vitesse constante \(v\), le travail sur une distance \(d\) est \(W=F \cdot d\). Comme \(v=d/t\), on a \(P = (F \cdot d)/t = F \cdot (d/t) = F \cdot v\). La puissance est donc le produit de la force par la vitesse.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Faites bien la distinction entre force et puissance. La force est ce que vous devez "pousser". La puissance est la rapidité à laquelle vous devez le faire pour maintenir votre vitesse. Vaincre une grande force lentement peut demander moins de puissance que de vaincre une petite force très rapidement.
Normes (la référence réglementaire)
L'unité de puissance du Système International est le Watt (W), qui correspond à un Joule par seconde (J/s). On utilise très couramment son multiple, le kilowatt (kW), qui vaut 1000 Watts.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule de la puissance
Hypothèses (le cadre du calcul)
L'hypothèse la plus importante ici est celle de l'énoncé : on considère un rendement de 100% pour le moteur. En réalité, une partie de la puissance tirée de la batterie serait perdue en chaleur.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Force de traînée à 130km/h | \(F_{130}\) | 404,6 | N |
| Vitesse | \(v\) | 130 km/h (soit 36,11 m/s) |
Astuces (Pour aller plus vite)
Puisque \(F \propto v^2\), et \(P = F \cdot v\), on peut directement déduire que \(P \propto v^2 \cdot v = v^3\). La puissance nécessaire pour vaincre la traînée augmente avec le cube de la vitesse. C'est une relation très importante à retenir.
Schéma (Avant les calculs)
Flux de Puissance
Calcul(s) (l'application numérique)
Calcul de la puissance
Schéma (Après les calculs)
Flux de Puissance Chiffré
Réflexions (l'interprétation du résultat)
14,6 kW, c'est une puissance considérable. Cela équivaut à faire fonctionner simultanément environ 7 bouilloires électriques ou une quinzaine de grands téléviseurs. On comprend que maintenir une haute vitesse sur autoroute est une tâche très énergivore.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur classique est de multiplier la force en Newtons par la vitesse en km/h. Le résultat n'aurait aucune signification physique. La cohérence des unités (N, m, s) est fondamentale pour obtenir des Watts.
Points à retenir (pour maîtriser la question)
Retenez la relation directe \(P = F \cdot v\) et le fait que la puissance aérodynamique varie avec le cube de la vitesse (\(P \propto v^3\)). C'est l'un des enseignements les plus importants de cet exercice.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Le "cheval-vapeur" (horsepower), ancienne unité de puissance, a été défini par James Watt pour comparer ses machines à vapeur à la puissance des chevaux de trait. Il a estimé qu'un cheval pouvait soulever 550 livres à une vitesse d'un pied par seconde. 1 cheval-vapeur (hp) équivaut à environ 746 Watts.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour vérifier la compréhension)
En utilisant la force calculée précédemment (ou en la recalculant), quelle est la puissance (en kW) nécessaire pour vaincre la traînée à 90 km/h ? Entrez votre réponse en kW (arrondie à une décimale).
Question 4 : Comparaison des puissances
Principe (le concept physique)
L'objectif est de calculer un rapport, c'est-à-dire un nombre sans dimension, pour comparer l'effort énergétique à deux vitesses différentes. Cela permet de prendre conscience de l'échelle de l'augmentation de la consommation sans se focaliser sur les valeurs absolues.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La dépendance cubique (\(P \propto v^3\)) est une conséquence directe des deux lois physiques vues précédemment. Comme \(F_{\text{traînée}} \propto v^2\) et \(P = F_{\text{traînée}} \cdot v\), il vient que \(P \propto v^2 \cdot v = v^3\). Le rapport des puissances entre deux vitesses \(v_1\) et \(v_2\) sera donc toujours \((\frac{v_2}{v_1})^3\).
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Pensez à cet effet cubique la prochaine fois que vous conduisez sur l'autoroute. Passer de 110 à 130 km/h semble être une petite augmentation, mais cela augmente la puissance aérodynamique d'un facteur \((\frac{130}{110})^3 \approx 1,65\), soit une augmentation de 65% de la puissance juste pour lutter contre l'air !
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule du rapport
Hypothèses (le cadre du calcul)
Aucune nouvelle hypothèse n'est nécessaire. On utilise les résultats précédents, donc les hypothèses de ces calculs s'appliquent.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Puissance à 130 km/h | \(P_{130}\) | 14610 | W |
| Force à 50 km/h | \(F_{50}\) | 59,8 | N |
| Vitesse à 50 km/h | \(v_{50}\) | 13,89 | m/s |
Astuces (Pour aller plus vite)
Pour éviter de calculer les deux puissances séparément, vous pouvez directement utiliser le rapport des vitesses et le mettre au cube. C'est plus rapide et conceptuellement plus élégant : \(\text{Rapport} = (\frac{130}{50})^3\).
Schéma (Avant les calculs)
Comparaison des Puissances Requises
Calcul(s) (l'application numérique)
Calcul de la puissance à 50 km/h
Calcul du rapport
Vérification avec l'astuce
Schéma (Après les calculs)
Visualisation du Rapport des Puissances (\(\approx 17,6\))
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Un rapport de 17,6 est énorme. Il signifie qu'à 130 km/h, le moteur doit travailler 17,6 fois plus juste pour fendre l'air qu'à 50 km/h. Cela illustre parfaitement pourquoi la conduite à haute vitesse est le "pire ennemi" de l'autonomie d'un véhicule électrique.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne confondez pas le rapport des forces (quadratique, \(\approx 6,8\)) et le rapport des puissances (cubique, \(\approx 17,6\)). La puissance est plus sensible à la vitesse que la force.
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
Question 5 : Calcul de l'autonomie théorique à 130 km/h
Principe (le concept physique)
L'autonomie est une distance. Pour la trouver, il faut lier l'énergie totale disponible dans la batterie à la puissance consommée pour déterminer pendant combien de temps le véhicule peut rouler. Connaissant la durée et la vitesse, on en déduit la distance parcourue.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
L'énergie (\(E\)) est la capacité à fournir un travail, tandis que la puissance (\(P\)) est le débit de cette énergie (l'énergie par unité de temps). La relation fondamentale est donc \(E = P \times t\). Une batterie de 75 kWh peut, par définition, fournir une puissance de 75 kW pendant 1 heure, ou 1 kW pendant 75 heures. C'est cette relation qui nous permet de calculer le temps de fonctionnement avant que la batterie soit vide.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Considérez la batterie comme un réservoir d'énergie. La puissance que vous demandez au moteur est le débit auquel vous videz ce réservoir. Plus le débit (la puissance) est élevé, plus le réservoir (la batterie) se videra vite, et moins vous irez loin. C'est le même principe qu'un réservoir d'essence.
Normes (la référence réglementaire)
La capacité des batteries est exprimée en kilowatt-heures (kWh), une unité d'énergie standardisée dans l'industrie automobile et électrique. Elle représente la quantité totale d'énergie que la batterie peut délivrer. On parle de capacité "utile" car une petite partie de la capacité totale est souvent inaccessible pour protéger la batterie.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Formule du temps de fonctionnement
Formule de la distance
Hypothèses (le cadre du calcul)
L'hypothèse majeure et très simplificatrice de cette question est que 100% de l'énergie de la batterie est utilisée exclusivement pour vaincre la traînée aérodynamique. Cela signifie que nous négligeons :
- La résistance au roulement des pneus.
- Le rendement du moteur et de la transmission (pertes sous forme de chaleur).
- La consommation des accessoires (climatisation, chauffage, phares, ordinateur de bord...).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Énergie utile de la batterie | \(E_{\text{batt}}\) | 75 | kWh |
| Puissance requise à 130km/h | \(P_{130}\) | 14,61 | kW |
| Vitesse constante | \(v\) | 130 | km/h |
Astuces (Pour aller plus vite)
Pour vérifier la cohérence de vos unités, vous pouvez faire une "analyse dimensionnelle". On veut une distance en [km]. On a : \([\text{vitesse}] \times ([\text{Énergie}] / [\text{Puissance}]) \rightarrow [\text{km/h}] \times ([\text{kWh}] / [\text{kW}])\). Les [kW] s'annulent, il reste \([\text{km/h}] \times [\text{h}]\). Les [h] s'annulent, il reste bien des [km]. Le calcul est donc cohérent.
Schéma (Avant les calculs)
Relation Énergie - Temps - Distance
Calcul(s) (l'application numérique)
Calcul de la durée de fonctionnement (temps)
Calcul de la distance (autonomie)
Schéma (Après les calculs)
Autonomie Théorique Maximale
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le résultat de 667 km est très optimiste par rapport aux autonomies réelles des VE sur autoroute (souvent entre 300 et 400 km pour cette capacité de batterie). Cela met en évidence l'importance des autres postes de consommation. Cet exercice isole l'impact de l'aérodynamique et donne une "limite supérieure" physique inatteignable en pratique, mais utile pour comprendre la physique du problème.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur principale serait de ne pas comprendre le caractère idéaliste du calcul. Ne concluez pas de cet exercice que les constructeurs mentent sur l'autonomie. Concluez plutôt que l'autonomie réelle est un problème complexe où de nombreux facteurs, en plus de l'aérodynamique, jouent un rôle crucial.
Points à retenir (pour maîtriser la question)
Retenez la méthode en deux temps : 1) Calculer la durée de fonctionnement en divisant l'énergie totale par la puissance consommée. 2) Calculer la distance en multipliant cette durée par la vitesse. C'est une méthode de base en énergétique.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Le cycle WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure) est la norme européenne pour mesurer l'autonomie. C'est un test de 30 minutes sur 23 km avec des phases d'accélération et de décélération variées (ville, route, autoroute) pour simuler un usage plus réaliste qu'une vitesse constante.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer (pour vérifier la compréhension)
En utilisant la même méthode, quelle serait l'autonomie théorique (en km) si le véhicule roulait constamment à 90 km/h (puissance requise \(P_{90} \approx 4,7\) kW) ? Entrez votre réponse en km (arrondie à l'unité).
Outil Interactif : Simulateur de Traînée
Utilisez les curseurs pour faire varier la vitesse et le coefficient de traînée (\(C_x\)) du véhicule. Observez en temps réel l'impact sur la force de traînée et la puissance nécessaire. Le graphique illustre la croissance cubique de la puissance avec la vitesse.
Paramètres d'Entrée
Résultats Calculés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Si la vitesse d'un véhicule double, par quel facteur sa force de traînée aérodynamique est-elle multipliée ?
- Elle est inchangée (x1)
- Elle quadruple (x4)
2. Si la vitesse d'un véhicule double, par quel facteur la puissance nécessaire pour vaincre la traînée est-elle multipliée ?
- Elle quadruple (x4)
- Elle double (x2)
3. Parmi les paramètres suivants, lequel est sans dimension ?
4. À haute vitesse, quel est le moyen le plus efficace pour un constructeur de réduire la consommation d'énergie ?
5. L'unité de la puissance dans le Système International est :
Glossaire
- Traînée Aérodynamique
- Force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un fluide (ici, l'air). Elle est due aux frottements et aux différences de pression entre l'avant et l'arrière du corps.
- Coefficient de Traînée (Cx)
- Nombre sans dimension qui quantifie la résistance aérodynamique d'un objet dans un fluide. Un \(C_x\) faible indique que l'objet est très aérodynamique.
- Surface Frontale (S)
- Aire de la projection de l'objet sur un plan perpendiculaire à la direction du mouvement. C'est en quelque sorte "l'ombre" que fait le véhicule face au vent.
- Puissance (P)
- Quantité d'énergie transférée ou convertie par unité de temps. Dans notre cas, c'est l'énergie que le moteur doit "dépenser" chaque seconde pour avancer. Elle se mesure en Watts (W).
D’autres exercices de physique terminale:
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