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Niveau première
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Distance de freinage

Posté par
Tangara
28-08-18 à 20:59

Dernier exercice pour ce soir :

Une voiture initialement animée d'une vitesse de 60km/h freine uniformément et s'arrête au bout de 3 s. Quelle est la vitesse de freinage ?

Là encore vu les données, je ne suis pas parti sur Ecinétique mais sur tenter de calculer la vitesse moyenne : (16.6 + 0 )/2 soit 8.3 m/s

Et j'obtient 8.3 x 3 = 24.9 m.

Est ce le bon raisonnement ?

Merci d'avance

Bonne soirée

Posté par
Kildeur
re : Distance de freinage 28-08-18 à 22:13

Rebonsoir,

La voiture freine uniformément, donc on peut poser pour son accélération :

a(t) = -a_{0} avec a_{0} > 0.
A présent par intégration successive et en posant que la vitesse au temps t = 3s est égale à 0 m/s (la voiture s'arrête) tu devrais pouvoir trouver une formule donnant la distance parcourue avant que la voiture s'arrête = distance de freinage.
Je te laisse chercher un peu.

Posté par
Tangara
re : Distance de freinage 29-08-18 à 10:07

Alors voilà à quoi j'arrive (mais pas au résultat)

a(t) = -a(0)

or a= dv/dt

-a(0) = v t + cste   à t=0 v = 16.6 m/s  et à t=3 v = 0 donc dans les 2 cas j'arrive à cste = -a(0)   (PS cela me chagrine car vu les unités de a on devrait plutôt être sur a=v/t)

-a(0) = vt - a(0)

or v = dx/dt

d'où -a(0) = 1/2 xt² - a(0)t + cste  idem à t = 0 a = -a(0)

et donc -a(0) = 1/2 xt² - a(0)t - a(0)

si je réduis j'obtient a(0) = 1/2 xt et x = 2a(0) / t mais ça ne  permets pas d'obtenir un résultat

Posté par
Kildeur
re : Distance de freinage 29-08-18 à 10:39

a(t) = -a_{0}a_{0} est une constante.
Donc v(t) = - a_{0} t + v_{0} avec v_{0} la vitesse initiale donc la vitesse juste avant le freinage.

Ensuite x(t) = -a_{0} \frac{t^{2}}{2} + v_{0}t + x_{0}{ avec x_{0} = 0 car on se place à l'origine en t = 0.

Résultat des courses : x(t) = \frac{2 v_{0} t - a_{0} t^{2}}{2}

et avec la première équation issue de la première intégration : v_{0} = a_{0}t_{f} car on prend v(t) = 0, moment t_{f} ou la voiture s'arrête.
En injectant dans x(t) : x(t_{f}) = \frac{2 v_{0} t_{f} - a_{0}t_{f}^{2}}{2} = \frac{v_{0} t_{f}}{2}

Posté par
Tangara
re : Distance de freinage 29-08-18 à 12:48

Ah oui j'étais loin du compte avec mes primitives.
Je vais laisser passer la nuit et la journée pour refaire l'exercice et voir si j'y arrive tout seul
Merci pour votre aide.

Posté par
Tangara
re : Distance de freinage 29-08-18 à 12:59

J'ai oublié un petit questionnement, on peut donc que dès qu'il y a uniforme dans l'énoncé, on peut considérer que l'accélération est constante ?

Posté par
Kildeur
re : Distance de freinage 29-08-18 à 13:21

Citation :
J'ai oublié un petit questionnement, on peut donc que dès qu'il y a uniforme dans l'énoncé, on peut considérer que l'accélération est constante ?


On précise bien que la voiture freine uniformément. Cela veut dire que l'accélération est négative et constante.
Si ce n'était pas le cas alors on aurait une accélération négative mais on ne connaitrait pas sa forme. On aurait juste un vecteur \vec{a}(t). Et sans autres indications, impossible de répondre. Car tu vois qu'avec un tel vecteur, on ne sait pas comment intégrer.

Posté par
Tangara
re : Distance de freinage 29-08-18 à 13:55

je retiens et vais chercher quelques exercices de ce type pour maitriser.
Merci beaucoup pour l'aide

Posté par
J-P
re : Distance de freinage 29-08-18 à 15:24

Alternative.

"freine uniformément" ... signifie que la décélération est constante et que donc la vitesse décroit linéairement avec le temps.

--> V moyenne en cours de freinage = (60 + 0)/2 = 30 km/h.

La distance parcourue en cours de freinage est donc : d = v(moyen) * t = 30/3,6 * 3 = 25 m

Posté par
Tangara
re : Distance de freinage 30-08-18 à 09:00

Comme ça j'ai deux méthodes pour le jour de l'examen

Posté par
odbugt1
re : Distance de freinage 30-08-18 à 09:36

En voici une troisième :
Après avoir calculé la valeur de l'accélération :

a= \dfrac{v_f-v_i}{ \Delta t} =  \dfrac{0- \dfrac{60}{3,6} }{3}=- \dfrac{50}{9}  m.s^{-2}

Appliquer le relation :

v_f^2 - v_i^2 = 2*a*L\\
 \\ L =  \dfrac{v_f^2 - v_i^2}{2a} =\dfrac{0-\left( \dfrac{60}{3,6} \right)^2}{ -\dfrac{100}{9} } = 25m

Posté par
Tangara
re : Distance de freinage 31-08-18 à 14:47

Bonjour odbugt,

La relation vf² - vi² = 2 a L provient ou est dérivée de quelle loi ? Ou est ce une formule à connaître de base ?

Pardon si ma question peut paraître bête.

Posté par
Priam
re : Distance de freinage 31-08-18 à 14:57

Cette relation s'obtient en éliminant  t  entre les deux relations  v(t) = . . .   et  x(t) = . . .  (cf Kildeur 10h39).



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