Adhérence lorsque le vent frappe de côté sur une voiture en mouvement

[flo1245]

Bonjour,

J’ai une question à vous soumettre concernant l’adhérence d’une voiture en présence de vent sur l’autoroute.
J’ai l’impression que lorsque j’accélère ou que je roule plus vite à vitesse constante, j’augmente la force motrice de ma voiture, ce qui est en fait le cas car mon moteur produit plus de couple aux roues et la force de frottement en réaction à ce couple, responsable de l’avancement, est plus grande. Si on prend la résultante de la force du vent qui appuie sur les flancs et la force motrice vers l’avant, on a une résultante de force d’autant plus dirigée vers l’avant que la force motrice est grande par rapport au vent. Selon moi on déviera donc moins lorsqu’on accélère quand le vent nous gêne sur les flancs.

Cependant, on dit que quand il y a du vent, c’est dangereux de rouler vite et que l’adhérence diminue avec la vitesse. Je ne suis pas d’accord avec cela, si on est en ligne droite (pas si on prend un virage car dans ce cas la force centrifuge intervient), il n’y aura jamais dérapage ou glissement que si la force de frottement créé par le couple moteur ne dépasse le produit u (coéfficient de frottement cinétique de la route sèche) x N (réaction du poids de la voiture aux 4 roues). On voit donc que la vitesse ne rentre pas en jeux dans cette formule, il y a juste l’accélération qui donne un grand couple en général juste au démarrage qui dépasse le produit u x N mais on a pas de risques de déraper en roulant si le couple est faible).

Pouvez-vous confirmer ou infirmer mes propos ?
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[trebor]

Bonjour,

Je pense que le vent latéral passe latéralement sous la voiture et en la poussant sur son flanc, ce qui la soulève du côté d’où vient le vent, ce qui diminue le poids sur les 2 pneus et donc leurs adhérence.

[le_STI]

[....] on a une résultante de force d’autant plus dirigée vers l’avant que la force motrice est grande par rapport au vent. Selon moi on déviera donc moins lorsqu’on accélère quand le vent nous gêne sur les flancs.

Raisonnement par l'absurde : ta conclusion signifie donc que si on se met en roue libre (pas de force de traction) le moindre coup de vent latéral nous fera faire des têtes à queue...

.... il n’y aura jamais dérapage ou glissement que si la force de frottement créé par le couple moteur ne dépasse le produit u ....

Double négation et condition = phrase difficile à comprendre mais je pense que tu as voulu dire qu'il n'y aura pas dérapage tant que l'effort de traction ne dépasse pas le produit µ*N.

Je ne suis pas un expert dans le domaine, mais je pense que d'autres paramètres entrent en jeu dans la stabilité d'une automobile lors de fort vent latéral (il s'agira peut être plutôt de ripage que de dérapage).

[Amanuensis]

En d'autres termes il y a un couple longitudinal (tendant à faire tourner en roulis) qui n'est pas compensé par la traction.

Moins de poids sur un côté, et déformation des pneus pour contrer le couple longitudinal: ce qui justifie peut-être pas une perte d'adhérence, mais en tous cas le danger de s'approcher du tonneau...

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Bonjour,
Pouvez-vous confirmer ou infirmer mes propos ?

Bonjour,
Votre raisonnement suppose une force due au vent constante, indépendante de la vitesse.
L'adhérence varie peu avec la vitesse, mais pas l'effet du vent : si vous considérez un vent latéral un peu orienté vers l'avant, la composition avec la vitesse de la voiture donne un vent beaucoup plus fort formant un angle aigu avec le flanc de la voiture. La force résultante est une portance beaucoup plus grande que la force sur la voiture à l’arrêt ou à faible vitesse.

La force de traction de favorise pas l'adhérence, la réaction su sol s'ajoute à la force du vent, et au total vous pouvez être proche de la limite d'adhérence en accélération.

[SK69202]

Cependant, on dit que quand il y a du vent, c’est dangereux de rouler vite

Parce que cela donne moins de temps pour réagir aux effets de la poussée latérale due au vent reçus par le véhicule.

Le véhicule recevant le vent de travers subie une force de poussée latérale qui vient s'ajouter à toutes celles de la marche du véhicule.
Cette poussée latérale dépend:
De la surface développée perpendiculaire à la direction du vent. Elle varie avec le modèle, l'angle du vent avec l'axe du véhicule.
Du coefficient de forme du véhicule cy. L'équivalent du cx pour l'axe longitudinale.
De la masse volumique du fluide. (30cm d'eau emmène un véhicule, il faut des vents très violents pour renverser un véhicule à l'arrêt)
Du carré de la vitesse du vent. Un vent de 80km/h pousse 4 fois plus fort qu'un vent de 40km/h, une rafale à 120km/h 9 fois.

Accessoirement le vent latéral crée aussi une portance ou un appui (rare), fonction du cz du véhicule.
En fonction de la forme du véhicule, la poussée latérale peut ne pas s'appliquer au centre de masse, entrainant un couple de rotation.

C'est la force résultante de toutes ces composantes diverses qui donne la trajectoire future du véhicule.

[flo1245]

Bonsoir,

Merci pour vos diverses réactions, pas évident j'avais écrit le texte depuis mon smartphone, désolé pour la double négation.

Recentrons cependant les hypothèses de travail afin de ne pas avoir des interprétations contradictoires :

- La route est sèche
- On se déplace en ligne droite (car si on prend un virage, la force centrifuge est liée à la vitesse au carré)
- Le vent est fort mais constant (sa vitesse = Cste), c'est une force surfacique que je réduis à une force concentrique appliquée au centre de masse parfaitement perpendiculaire à mon sens de marche sur le flanc gauche.

Je me déplaçais l'autre jour sur l'autoroute sur la bande de gauche à 120 km/h, le vent était fort, pour contrer une déviation légère soudaine dûe au vent, j'ai aussitôt accéléré. Je peux vous dire que ca fonctionne, et la somme des forces vectierelles dans ce cas (comme la force motrice est plus grande, suite aux forces de frottement aux roues en réaction au couple moteur, suite à l'appui sur l'accélérateur...) donne une force dirigée plus proche de mon sens de marche que si je n'accélérais pas.

Quelqu'un m'a dit que si on accélérait ou si on roulait vite c'était dangereux lorsqu'il y avait du vent. Je dirais que oui c'est dangereux pour les conséquences si il y a une collision ou une sortie de route ou même pour le respect de la distance de freinage mais ça ne l'est pas plus quand il y a du vent. Nous savons tous que si une collision arrive, l'énergie suite au choc sera proportionnelle au carré de la vitesse (énergie cinétique) mais selon moi l'adhérence n'est PAS (et pas peu comme qq. le disait) liée à la vitesse.

Ma question est simple (et je peux proposer un schéma) : - est-ce que la vitesse est liée à l'adhérence ? OUI ou NON (pas de "un peu" svp), si oui par quelle formule mathématique ?
- est-ce que j'ai eu raison quand j'ai accéléré lorsque le vent s'est montré plus fort sur le flanc afin ne pas trop dévier ?


J'ai ressorti mes livres de physique, pour ne pas glisser/déraper dans le cas d'une roue, il faut que la force appliquée sur le sol par la roue ne dépasse pas u (coéf. de frottement cinétique sec) x N.
On dérape souvent au démarrage lorsque le couple moteur est élevé et que la force est grande (Fsol= Cmoteur/R roue), mais jamais quand on est à 120 km/h et qu'on accélère pour arriver à 140 km/h). Donc selon moi quand j'accélère pour contrer le vent à ces vitesses là, je ne risque pas déraper.

[trebor]

C'est un camion, mais ça peut ce produire avec une voiture :
https://www.dailymotion.com/video/xvpgqe

https://www.dailymotion.com/video/x4ra0d

[flo1245]

Ca c'est le cas d'un camion, qui a une grande surface de contact et en considérant qu'il y a basculement car le vent appuie plus sur le dessus du camion.
Moi c'est une voiture et la force du vent est répartie sur toute la surface (pas de basculement) -> voir mes hypothèses.

[antek]

Cependant, on dit que quand il y a du vent, c’est dangereux de rouler vite et que l’adhérence diminue avec la vitesse.

Avec le vent la force transversale augmente, pour le constater tracer les vecteurs vitesse vent et faire la somme vectorielle, pour diverses vitesse de vent à vitesse véhicule constante.

Ce qui est dangereux est la variation rapide de vitesse du vent (passer d'une zone abritée à une zone exposée).

[flo1245]

Ce qui est dangereux est la variation rapide de vitesse du vent (passer d'une zone abritée à une zone exposée).

C'est que je dis, lorsque il y a variation de vitesse de vent donc de force du vent, j'accélère à ce moment là pour contrer cette variation afin d'éviter la déviation, on est bien d'accord.

[Tifoc]

Bonsoir,
C'est impossible à expliquer avec les mains (en tout cas je n'essaierai pas ) et ça ne se met pas non plus en équation. Je me contenterai donc d'essayer de vous dégrossir le pb en vous disant que c'est le même phénomène qu'on observe dans un virage (sans vent) : dans une certaine mesure, le véhicule est plus stable si vous accélérez que si vous restez à vitesse constante (et c'est pire si vous levez le pied, encore pire si vous débrayez...). Hors de cette "certaine mesure", le véhicule est au contraire plus instable ! (on dérape plus facilement en virage qu'en ligne droite, sans même parler de "force" d'inertie). Lorsque vous contrez un vent latéral, vous tournez le volant.
Ce qu'il faut déjà saisir, c'est que l'adhérence transversale d'un pneumatique diffère de l'adhérence longitudinale (vous avez l'air de ne considérer que celle là). Les deux évoluent, mais pas de la même manière, en fonction de l'accélération relative de la roue par rapport au véhicule (freinage ou accélération). C'est d'ailleurs en mettant ces évolutions en évidence qu'on justifie l'utilité d'un ABS (et avant ça d'un répartiteur de freinage...).
On trouve des explications sur la toile (mais il faut fouiller) avec les mots clé "dérive", adhérences (forces) longitudinale et transversale, ellipse d'équiadhérence, et l'étude approfondie des systèmes ABS et ESP ne peut pas nuire .
Sur le site educauto.org, il existe des "InfoTech" qui sont assez bien faites en général, et qui s'adressent à un public "étudiant" mais déjà bien informé. Il y en a forcément sur ces sujets.
J'espère que ce message ne vous laissera pas trop sur votre faim
Bonne continuation,

[antek]

C'est que je dis, lorsque il y a variation de vitesse de vent donc de force du vent, j'accélère à ce moment là pour contrer cette variation afin d'éviter la déviation, on est bien d'accord.

Non je ne suis pas d'accord.
Le risque est d'être incapable de garder sa trajectoire (variation de la dérive).
Trace les deux vitesses de vent sur un croquis et compare les variations de la résultante.

Plus on roule vite et plus les variations de vent sont dangereuses.
Tu envisagerais donc de passer de 90 km/h à 180 km/h en 1/1000 de seconde pour orienter favorablement le vent résultant ? . . .

[SK69202]

- La route est sèche

Cela ne joue que sur le coefficient de friction de la route et donc sur la force que peut transmettre le pneu à la route.

On se déplace en ligne droite

Mais cela ne veut pas dire que les roues directrices sont parallèles à l'axe de la voiture.

Le vent est fort mais constant (sa vitesse = Cste), c'est une force surfacique que je réduis à une force concentrique appliquée au centre de masse parfaitement perpendiculaire à mon sens de marche sur le flanc gauche.

Cela ne décrit qu'un cas particulier, si la poussée du vent s'appliquait au centre de masse, les camions ne se renverseraient pas.

Je me déplaçais l'autre jour sur l'autoroute sur la bande de gauche à 120 km/h, le vent était fort

La circulation s'effectue sur la partie droite de la chaussée sauf cas particulier.
On retombe sur le problème de l'axe des roues, le vent est fort et constant, il entraine une dérive sous le vent du véhicule que tu compenses en permanence par la direction.

pour contrer une déviation légère soudaine dûe au vent, j'ai aussitôt accéléré. Je peux vous dire que ca fonctionne, et la somme des forces vectierelles dans ce cas (comme la force motrice est plus grande, suite aux forces de frottement aux roues en réaction au couple moteur, suite à l'appui sur l'accélérateur...) donne une force dirigée plus proche de mon sens de marche que si je n'accélérais pas.

La force motrice n'a aucune action sur le frottement des roues, en fait si mais c'est très compliqué à expliquer simplement, la force est appliquée à la tangente de la roue ce qui crée un bras de levier sur la centre de masse (la voiture s'incline) et la géométrie de la suspension compense ou pas.

C'est la résultante qui est plus proche de l'axe du véhicule, mais la dérive latérale reste la même, la manœuvre n'a pas réduit la composante transversale du au vent qui a augmenté. L'impression d'efficacité vient du fait que l'écart à la trajectoire initiale est atteint un poil plus loin du moment de perception de l'augmentation de la poussée latérale.

- est-ce que la vitesse est liée à l'adhérence ? OUI ou NON (pas de "un peu" svp), si oui par quelle formule mathématique ?

Oui et Non, la portance aérodynamique due à la vitesse la réduit, la poussée de l'air sur des parties de la carrosserie (aileron, spoiler) peut l'augmenter.

est-ce que j'ai eu raison quand j'ai accéléré lorsque le vent s'est montré plus fort sur le flanc afin ne pas trop dévier ?

Non, les conséquences de la perte de contrôle seraient plus graves. Un écart violent de vent, te fais changer de voie avant que tu réagisses., ça m'est arrivé.

mais jamais quand on est à 120 km/h et qu'on accélère pour arriver à 140 km/h).

Pas assez de force pour la plupart des véhicules, mais c'est possible.

[trebor]

Bonjour à tous,

Quelque soit les circonstances atmosphériques, la vitesse est un facteur de risque aggravant, donc accélérer en ligne droite ou en virage et dire qu'on atténue les risques est une erreur.
Pluie, neige, verglas, brouillard et vent, on lève le pieds

[inviteb061eab7]

le probleme est extremement simple :

1) si le vent est constant , il apporte un couple de rotation au vehicule qui est dissymetrique vis à vis de la surface de la voiture recevant la poussée du vent et ce couple est compensé par une action permanente du conducteur sur le volant
2) le vent n'est jamais constant ( couche limite , variation tres rapide en fonction de la hauteur par rapport au sol , obstacles changeant le long des routes ) donc la compensation du couple induit par la force du vent doit etre rapide
et plus on va vite plus il faut reagir vite et parfois on atteint la limite des reflexes humains ( environ 0.3 secondes temps de reaction oeil cerveau bras main , il suffit de trouver un test de reflexe sur son smartphone pour le verifier ) et c'est l'accident
donc plus on roule vite avec des vent violents et plus on a de risques de partir dans le fossé , ou tamponner la voiture que l'on double .

[inviteb061eab7]

j'oubliais de preciser : l'adhérence ne joue aucun role dans ce cas (bien sur en dessous d'une certaine vitesse qui depend du revetement , du degré de sec , des poussieres et du gras etc) , sur route seche le pneu sera mis en tension l
l'etat et la nature des pneus en revanche sont primordiaux puisqu'ils jouent sur le temps de reaction du systeme pneu/vehicule , une mise en oscillation de ce systeme favorisant le plantage du vehicule et ses occupants .
Le meilleur exemple pour comprendre les phenomenes est l'association voiture + caravane , dans lequel le couple de rotation est poussé à l'extreme

[inviteb061eab7]

addendum : lorsqu'on double un vehicule par grand vent, le couple de rotation appliqué au vehicule est largement amplifié puisque l'autre vehicule "masque" le vent a une partie du notre .
dans le cas de depassement d'un camion , c'est pire et si la route est mouillée c'est la cata .
Petit conseil : en cas aquaplaning lors du depassement d'un camion , la seule chose à faire pour ne pas partir en tete à queue , c'est de debrailler pour eviter une dissymetrie entre les 2 pneus moteurs
mais si en plus de l'aquaplaning il y a un vent à decorner les boeufs , il ne reste plus que la priere et une demande d'expiation pour avoir mis en danger autrui.