Grand oral sur la Formule 1

INTRO :

De nos jours les performances des formule 1 sont de plus en plus accrues au cours du temps, elle ne cessent de s’améliorer de pars l’amélioration des moteurs, l’amélioration de l’aérodynamisme du véhicule ou encore grâce à l’adhérence des pneus. Les circuits doivent donc être re dessiner pour pouvoir répondre à ces améliorations. De plus le freinage, en tant que système fondamental, joue un rôle essentiel dans la performance des voitures de course et la sécurité des pilotes. En effet, lors d’un freinage, le pilote peut subir des décélérations de plus de 6 G, sachant qu’une accélération de 1G correspond à l’accélération de la pesanteur soit à 9,81 m·s -2 : c’est plus que ce que subit un spationaute au décollage d’une fusée. Aujourd'hui, nous allons explorer les principes physiques sous-jacents au freinage en Formule 1, ainsi que les défis et les dangers auxquels les pilotes sont confrontés.

Problématique : Quels sont les enjeux liés à la prise de risque lors du freinage d'une Formule 1 sur un circuit et comment les pilotes parviennent-ils à trouver un équilibre entre performance et sécurité ?

Partie :

Partie 1 : Explication du freinage d’une formule 1 en générale (disque de frein, etrier plaquette)

Partie 2 : Mise en situation sur un circuit avec ses dangers (résolution exercice labolycée )

Grâce à mes connaissances de Terminale que je possède en physique je peux évaluer lorsque le freinage d’un pilote est dangereux. Si on se place dans le cadre que la formule 1 qui roule sur le circuit de Barcelone, plus précisément si on étudie la décélération du système qui correspond au véhicule + le pilote d’un point A à un point B avant d’entrer dans le virage n°10 du circuit. Pour pouvoir étudier la décélération je pose que le freinage de la voiture commence à la date t=0 au point A avec une vitesse va de 321Km.h et se termine au bout de 1,5s en B à une vitesse de 84km.h . Je connais les forces qui sont exercés sur la voiture de course, se sont le poids, la réaction du support ainsi que les frottements. Comme sur le schéma nous pouvons voir que la réaction du support ainsi que le poids sont deux forces qui se compensent donc leurs valeurs vaut 0. La seule force qui est appliquer au système sont les forces de frottements. Grâce à la seconde lois de Newton qui se nomme le principe fondamentale de la dynamique nous pouvons étudier dans un repère d’axe (O ; x) le système, nous allons pouvoir trouver les coordonnées du vecteur accélération. Comme vous pouvez le voir sur la feuille coordonnées du vecteur accélération ax=-f/m car les forces de frottements sont constants dans le cadre étudier. On sait que a=dV/dT, on en déduit donc que pour l’accélération horizontale ax=dVx/dt =delta V/ delta t. De plus on sait que la durée du temps du point A au point B est de 1,5s, on va donc pouvoir calculer la valeur de l’accélération sur l’axe horizontale pour trouver la valeur de l’accélération totale et donc trouver par combien la masse du pilote est multiplier. On oublie pas de passer la distance en m en faisant x1000 car nous sommes en km tout en divisant par 3600s pour pouvoir trouver des m.s. Je trouve 43,9 m.s pour la valeur de l’accélération totale. Je divise donc par G et je trouve que la valeur est 4,47. Si je me base sur le graphique de tolérance d’un individu à l’accélération que vous pouvez retrouver sur la feuille, je trouve pour la valeur 1,5s que le pilote à une tolérance de 18G, ce qui est largement supérieur à la valeur précédemment trouver donc ce pilote ne prends aucun risque et ne mes pas sa vie en danger. En outre je peux aussi trouver le vecteur vitesse lors du freinage, nous connaissons le vecteur accélération ainsi que ça vitesse initial. En obtenant ce vecteur vitesse je peux modéliser la décélération au cours du temps .Pour faire cette étude je me suis servis d’un sujet de bac datant de l’année dernière mais comme je l’ai précisé auparavant cette étude peut être remise en question car les forces de frottements ne sont pas constante en réalité. J’ai donc modélisé cette situation à l’aide des outils mathématiques de terminale que je possède trouver l’équation différentiel de la vitesse. Grâce à celle-ci je peux la modéliser, afin de pouvoir la comparer avec l’ancien modèle. Comme nous pouvons le voir juste ici avec la différence des courbes entre les deux modèles

Partie 3 : Chercher un équilibre entre sécurité et performance

Conclusion :

En conclusion, la prise de risque lors du freinage d'une Formule 1 sur un circuit engendre des enjeux majeurs qui nécessitent une gestion précise et équilibrée de la part des pilotes. La prise de risque lors du freinage dans une Formule 1 est un défi complexe à relever. Les pilotes doivent prendre en compte plusieurs facteurs, tels que la vitesse à laquelle ils abordent un virage, les conditions de la piste, l'état des pneus et des freins, ainsi que la distance de freinage nécessaire pour ralentir la voiture avant le virage. La moindre erreur de jugement ou le moindre dépassement des limites peut entraîner des conséquences désastreuses, tant pour le pilote que pour les autres concurrents.

Question à apprendre

6 G = 58,8m.s

Au décollage d’une fusée : 5g-6max sauf si il y a un problème

Se renseigner sur l’adhérence des pneus condition métérologique

De nos jours les performances des formule 1 sont de plus en plus accrues au cours du temps, elle ne cessent de s’améliorer de pars l’amélioration des moteurs, l’amélioration de l’aérodynamisme du véhicule ou encore grâce à l’adhérence des pneus. Les circuits doivent donc être re dessiner pour pouvoir répondre à ces améliorations. De plus le freinage, en tant que système fondamental, joue un rôle essentiel dans la performance des voitures de course et la sécurité des pilotes. En effet, lors d’un freinage, le pilote peut subir des décélérations de plus de 6 G, sachant qu’une accélération de 1G correspond à l’accélération de la pesanteur soit à 9,81 m·s -2 : c’est plus que ce que subit un spationaute au décollage d’une fusée. Aujourd'hui, nous allons explorer les principes physiques sous-jacents au freinage en Formule 1, ainsi que les défis et les dangers auxquels les pilotes sont confrontés.