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Niveau école ingénieur
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Force centrifuge valve de roue

Posté par
Roudaille
05-05-21 à 22:01

Bonjour le forum,
Je suis nouveau sur l'ile de la physique, mais fan de l'ile des maths.
Je viens vers vous parce que vous êtes des champions.
Ma demande fait suite à une colle de mon petit cousin sur un sujet de physique et j'avoue sécher
Comment déterminer la force centrifuge d'une valve de roue d'un véhicule animé de vitesse constante dans le cas où il y a roulement sans glissement.

Ex:
- Le véhicule roule à 250km/h
- Le diamètre de la roue est de 650mm
- La valve est sur un diamètre de 620mm

Comment déterminer la force centrifuge appliquée sur la valve puisque le mouvement est décomposé en translation (véhicule avance) et en rotation (rotation de la roue) ?

Posté par
vanoise
re : Force centrifuge valve de roue 05-05-21 à 22:32

Bonsoir
Il faut d'abord étudier l'expression générale de la vitesse d'un point à la périphérie de la roue, vitesse mesurée par rapport à la route. En considérant qu'en cas de roulement sans glissement, la vitesse s'annule pour le point en périphérie de la roue en contact avec la route, on obtient une relation simple entre la vitesse du véhicule, le rayon R de la roue et la vitesse angulaire w de la roue.  Se placer ensuite dans un repère tournant lié à la roue pour introduire la pseudo force d'inertie centrifuge.

Posté par
Roudaille
re : Force centrifuge valve de roue 05-05-21 à 23:54

Je me lance sans certitude.
si la Vitesse Vo du véhicule est de 250km/h et le diamètre de la roue D est de 650mm alors la vitesse angulaire de la roue est calculée par :

Wroue=\frac{Vo}{D/2}
Application numérique après conversion :

Wroue=\frac{Vo/3.6}{0.325}
Wroue=213.7 rad/s

Après je n'ai pas compris

Posté par
gbm Webmaster
re : Force centrifuge valve de roue 06-05-21 à 07:40

Bonjour,

@ Roudaille : pourrais-tu compléter ton profil pour préciser ton niveau : Espace Membre / Mon compte / Mon profil :

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q12 - Dois-je forcément indiquer mon niveau lorsque je poste un nouveau topic ?

Posté par
Roudaille
re : Force centrifuge valve de roue 06-05-21 à 09:01

Hello,

Profil complété.
Pour en savoir d'avantage, je suis un ancien ingénieur en génie mécanique reconverti dans le web et la data.
J'aime garder le contact avec mon ancien métier en me plongeant sur des cas d'école en physique ou en maths.
C'est le cas avec la valve de roue où je me demande combien de "g" elle prend à VitesseMax

***gbm > Roudaille : merci pour la complétude du profil, c'est très clair . Je te laisse poursuivre l'échange avec vanoise, bonne journée***

Posté par
vanoise
re : Force centrifuge valve de roue 06-05-21 à 18:15

Dans un repère lié au véhicule en mouvement rectiligne uniforme, donc un repère galiléen, tu peux appliquer la relation fondamentale de la dynamique à la valve de masse m.  Son poids peut être négligé ; elle est soumise à une force \vec F exercée par le reste de la roue. Relation fondamentale de la dynamique :
\vec F = m.\vec a
Cette accélération est normale centripète est vaut : a= R.w2 : w étant la vitesse angulaire que tu as calculée et R la distance de la valve à l'axe de rotation de la roue.
Pour avoir une idée de son importance, c'est effectivement une bonne idée de la comparer à g.
De mon point de vue, inutile de te compliquer la vie en faisant intervenir une pseudo force d'inertie centrifuge.

Posté par
Roudaille
re : Force centrifuge valve de roue 06-05-21 à 18:47

Merci Vanoise pour le gros coup de main.
En appliquant ce que tu me dis, j'espère ne pas me tromper :

a=r.w²

a=\frac{0.62}{2} \times 213.7²

a=14153.7 m/s²

Soit a = 1442,8 g

Je trouve ce résultat juste GIGANTESQUE!

Je comprends mieux pourquoi les fabricants ont recours aux valves vissées sur les véhicules sportifs plutôt qu'à des valves clippées.

Pour info, une valve électronique (en automobile) , capable renvoyer la température et la pression, pèse de l'ordre de 30 à 40 grammes (en alu ou en acier pour la plupart)

Posté par
vanoise
re : Force centrifuge valve de roue 06-05-21 à 19:04

D'accord avec toi. On pourrait aussi s'intéresser à l'accélération tangentielle mesurée dans le repère terrestre lié à la route. Un point à la périphérie de la roue passe de la vitesse nulle (lorsqu'il est en contact avec la route) à la vitesse 2V=500km/h (lorsqu'il est en position haute) en seulement un demi tour.... La structure du pneu doit être résistante...



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