Question roue de voiture...

[Kornest]

Bonjour,

Un petit? exercice pour ceux que ça intéresse :

Tout d’abord, une question que je me pose :
On dit que le coefficient de frottement ne dépend principalement que de la nature du matériau. <=> La surface n’est pas prise en compte…
Je me pose alors la question suivante : Pourquoi s’efforce on d'avoir des pneus de plus en plus large, au diamètre de plus en plus important si la surface n’influe pas sur l’adhérence ?

Voila ce que je souhaite étudier :

J’ai une voiture de masse M qui est entrainée par les roues avant. Cette voiture possède une puissance P et une masse M1 sur les roues avant. La voiture roule sur du bitume ou dans un chemin de terre. On a donc un coefficient de frottement f. Je voudrais savoir si la puissance P est suffisante pour faire patiner les roues.
Je pense qu’il manque des paramètres (inertie de la roue, vitesse min/max de la roue…). Je vous laisse en rajouter si nécessaire.

J’ai commencé des calculs mais je ne trouve rien de cohérent.
Je suis d’abord parti sur F = µP mais la force obtenue correspond à un cas ou l’on pousse la voiture lorsque les roues sont bloquées.

J’arrive également à calculer le force de roulement (même si très aproximatif : F = Cr*m*g) mais cela donne seulement la puissance minimale nécessaire.

On a Force totale= force d’acc + force de roulement + force de gravité

=> A Pdonné, il est possible de connaitre la force d’acc.
Je pense que c’est à partir de cette force que l’on peut déterminer si il y a patinage.

Dans mon cas, je souhaite la puissance minimale permettant de faire patiner mes 2 roues avant.
Si quelqu’un peu m’éclairer je le remercie d'avance.
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[Jeanpaul]

Déjà on met des pneus de plus en plus larges parce que les voitures sont de plus en plus lourdes. Ensuite la force d'adhérence ne dépend pas de la surface de contact (au moins en première approximation) mais l'usure et l'évacuation de l'eau en dépendent.
Un pneu qui travaille dur chauffe et il vaut mieux avoir du volume pour évacuer les calories. C'est pour cela que des pneus de motos sont bien plus larges que les pneus de 2 CV même si elles ne sont pas tellement plus lourdes.
Un autre facteur est important, dont tu ne parles pas, c'est le report de charge. Quand on accélère, la masse de la voiture est rejetée en arrière parce que G est à une certaine hauteur de la route. La voiture pèse plus sur les roues arrière et ce n'est pas négligeable. Donc il faut faire intervenir le coefficient de frottement et aussi la hauteur de G et l'empattement (distance entre roues avant et arrière).

[Ouk A Passi]

Bonjour,

Tout d'abord, je ne comprends pas tout:

On a Force totale= force d’acc + force de roulement + force de gravité

S'agit-il du poids du véhicule?
Dans ce cas, cette force est compensée par la réaction de la route.

En ce qui concerne la motricité, et au lieu d'utiliser la puissance, il me paraît plus judicieux de parler de couple:
le couple à la roue est la force développée à la périphérie de cette roue de rayon R.
Dans la majorité des cas de figure, il n'est pas possible que la roue puisse transmettre un effort tangentiel supérieur à la force verticale transmise au sol par cette roue.

Si la masse reposant sur le train avant est de 600 kg, (300 kg sur chaque roue motrice, soit 3000 N), alors chacune des roues ne pourrait transmettre un effort supérieur à 3000 N pour faire avancer le véhicule.

En pratique, et sur un très bon revêtement (qui "accroche" bien), il convient de prendre un coefficient de l'ordre de 0,6 à 0,7 :

Force de motricité = Poids sur les roues motrices x 0,6
avec l'exemple précédent,
Force de motricité maxi sur sol sec = 6000 . 0,7 = 4200 N

Sur route verglacée ou enneigée le coefficient est réduit à 0,2 ou 0,3 :
Force de motricité en basse adhérence = 6000 . 0,2 = 1200 N

Et là, même avec un couple relativement faible, le conducteur fera patiner ses roues.

Tout ce que je viens de dire à propos des forces d'accélération est directement transposable aux forces de freinage.

Mais les automobilistes qui se soucient fort peu des lois les plus élémentaires de la physique ne tiennent pas compte de l'état de la route; et c'est pour cela qu'il y a de nombreux accidents en hiver

[f6bes]

Tout d’abord, une question que je me pose :
On dit que le coefficient de frottement ne dépend principalement que de la nature du matériau. <=> La surface n’est pas prise en compte…

Bjr à toi,
Là j'en doute FORTEMENT !!
Plus il y a "contact" entre deux SURFACES, plus il y a frottement.
C'est pas pour RIEN que les coureurs cyclistes utilisent des pneus le plus "fins" possibles.
A matériaux identiques ,plus c'est "grand" (surface), plus ça "rame".
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Je suis d'accord avec Jeanpaul.
Et il est vrai qu'en première approximation la force de frottement ne dépend pas de la surface. Mais en deuxième oui. Et elle augmente un peu avec la surface. Du moins c'est le cas pour les pneus et l'asphalte. C'est la raison pour laquelle, dans le sec, on utilisait des pneus lisses sur les voitures de F1.
Mais la friction entre les pneus et l'asphalte semble être un secret bien gardé par les fabricants. Je n'ai même pas réussi à trouver le coefficient de frottement pour les pneus de voitures de course, qui est, peut-être, un peu supérieur à 1.
Je n'ai pas réussi non plus à trouver une explication, qui tienne debout, pour la légère augmentation de la friction avec la surface.
Au revoir.

[Jeanpaul]

La loi de frottement de Coulomb communément utilisée s'applique à des corps solides en contact or un pneu est un objet déformable et c'est ça qui induit la résistance au roulement : il se forme une sorte de bourrelet à l'avant qui freine.
En plus si le pneu est large on voit qu'il aura du mal à tourner sur lui-même.

[Kornest]

Bonjour,

Tout d'abord, je ne comprends pas tout:
S'agit-il du poids du véhicule?
Dans ce cas, cette force est compensée par la réaction de la route.

En fait c'est une force qui rentre en compte si la voiture est en pente. =0 si on est sur du plat.

Pour le reste, je vais essayer de comprendre mais je reste perplexe...

En tout cas merci a tous pour ces réponses. D'autres sont d'accord avec l'explication de Ouk a passi?

[Ouk A Passi]

Bonjour,

D'accord pour force de gravité = m g sin -j'aurais dû y penser

En fait, j'avais seulement tenté de répondre à ta dernière interrogation qui portait sur "la puissance minimale permettant de faire patiner les roues motrices".
C'est pourquoi j'avais évoqué la limite de motricité (et également la limite d'adhérence au freinage)

Pour le reste, voici le lien d'une autre discussion (qui pourrait mettre tout le monde d'accord) où Polo974 précise au #6 qu'il convient de dissocier les différents aspects du problème:

Ne pas confondre coeff de frottement (0.6) qui permet les accélérations et coeff de roulement (beaucoup moins, ...) qui est l'avantage de la roue sur le patin.

Le coefficient de roulement, dont la valeur pourrait être de l'ordre de 0,015 à 0,05 - selon le pneumatique et le revêtement de la chaussée, serait responsable (dans certaines configurations) de 30% de la consommation énergétique d'un véhicule (source: Michelin)
Il peut être évalué grossièrement à 2 % du poids porté par la roue.