Grand Oral physique comment l’e et de sol permet l’optimisation des performances d’une Formule 1 ?

« Problématique, comment l’e et de sol permet l’optimisation des performances d’une Formule 1 ? PLAN : 1 -Comprendre l’e et de sol 2-application sur les Formule 1 3-Limites de l’e et de sol 1 les bases de l’e et de sol reposent di érents phénomènes physiques : Tout d’abord, l’expression du théorème de Bernoulli.

Etabli en 1738 par Daniel Bernoulli, il stipule que pour un uide supposé incompressible (de masse volumique uniforme ) et parfait, le débit d’écoulement est constant, et la vitesse à l’entrée et à la sortie du tube est constante. Le théorème peut s’énoncer tel que la somme des énergies au point A = la somme des énergies au point B Cette loi traduit une conservation énergétique volumique.

Si l’énergie cinétique du uide augmente, alors l’énergie potentielle diminue, et inversement, du au principe de conservation de l’énergie mécanique.

L’énergie cinétique ayant pour formule 1/2pfv^2, avec pf la masse volumique du uide, constante et v la vitesse, alors si l’énergie cinétique du uide augmente, sa vitesse aussi. Pour illustrer ce théorème, on peut prendre comme exemple une canalisation.

Si de l’eau s’écoule dans une canalisation qui s’élargit, alors la vitesse d’écoulement va diminuer. fi fl ff fl fl fi fl ff ff fl ff ff fl ff fl fi ff Le deuxième phénomène est l’e et venturi : découvert en 1797 par un autre physicien italien, Giovanni Batista Venturi.

Selon Venturi, un uide en écoulement horizontale subit un baisse de pression lorsque sa vitesse d’écoulement augmente, et donc la ou la section d’écoulement est rétréci.

Cet e et est donc en lien avec le théorème de Bernoulli, énoncé précédemment.

La baisse de pression ff fl Grand Oral de Physique Chimie - Introduction : En sport automobile, la physique est grandement utilisé par les ingénieurs a n d’optimiser la performance des voitures.

La mécanique des uides est un des domaines les plus utilisés, de part de la manipulation et le contrôle du ux d’air autour du véhicule.

Propulsés à des vitesses pouvant atteindre 360 km/h, les voitures de courses nécessitent d’être stabilisés a n d’être piloté correctement.

Le phénomène d’appui aérodynamique est la résultante de cette contrainte. En maitrisant le ux d’air autour de la voiture, les forces de frottements vont plaquer la voiture au sol, et ainsi permettre plus de stabilité.

Ainsi les pilotes vont pouvoir prendre des virages plus rapidement, car la voiture sera comme “sur des rails” La Formule 1, discipline reine du sport automobile, utilise pleinement ce phénomène physique pour optimiser la performance.

Le moyen le plus connu pour générer de l’appui sont les appendices aérodynamiques, tel que les ailerons.

Mais a la n des années 1970, les ingénieurs innovent avec un nouvelle technique, l’e et de sol, qui va rapidement révolutionner la discipline et devenir un élément essentiel pour jour la victoire Ainsi, le phénomène d’e et de sol est la consequence de ces deux lois.

L’e et de sol peut être illustré par une bâche en temps venteux.

Plus la bâche s’approche du sol, plus elle va donner l’impression d’être comm attiré par le sol.

Plus la bache se rapproche du sol, plus l’espace entre elle et le sol diminue.

L’air en dessous va donc s’accélérer pour rester au meme debit d’écoulement, la pression va donc diminuer d’après l’e et venturi.

En revanche, la pression au dessus de la bache reste la même.

Cette di érence de pression va donc “forcer” en quelque sorte la bâche a se coller au sol, formant donc une force vertical de pression vers le sol, se forme donc le fameux e et de sol, résultante du théorème de Bernoulli et de l’e et venturi. ff ff fi fi ff ff fi fl ffi ff fi ff ff ff ff ff ff fi fi fi ff ff 2 Ainsi, ce concept d’e et de sol va être utilisé dans le sport automobile a n d’améliorer l’adhérence, et surtout en Formule 1.

Les F1 sont des voitures extrêmement rapides et performantes, avec une puissance dépassant deja les 450 chevaux à la n des années 1970, pour moins de 600 kg, il est donc nécéssaire de stabiliser la voiture, notamment pour avoir le maximum de vitesse dans les virages et optimiser la performance.

La force d’appui est la principale solution a n de maximiser la vitesse des monoplaces dans les virages.

Elle consiste a diriger les ux d’air autour de la voiture a n de provoquer une di érence de pression entre les surfaces supérieurs et inférieurs, et donc la plaquer au sol.

Plus la vitesse est grande, plus l’appui est important, du a l’augmentation du ux d’air.

Il faut donc gérer cet appui pour que la voiture soit performante dans les virages, sans pour autant que la vitesse en ligne droite soit réduite en raison de “trop” d’appui.

A l’origine, l’appui est controlé par les appendices aérodynamiques, au dessus de la voiture, tel que les ailerons avant et arrières.

En 1977, l’écurie anglaise Lotus innove avec une voiture a e et de sol, créant de l’appui sous la voiture.

Lotus, grande équipe de Formule 1 entre 1960 et 1990, et connu pour ses diverses innovations techniques révolutionnaires pensées par le dirigeant Colin Chapman et ses ingénieurs.

En 1977,l ‘équipe est en proie a des di cultés nancières, gravé par des mauvaises performances, et la marque tente le tout pour le tout avec la Lotus 78.

L’aspect technique de cette voiture se trouve dans la partie non visible par le spectateur : le fond plat, le dessous de la voiture.

Sous la voiture se situent deux zones creuses, appelées “tunnels venturi” (schema ?), qui tirent leur nom de l’e et expliqué précédemment.

Dans ces tunnels, la vitesse de l’air, qui entre par le devant de la voiture et ressort a l’arrière, augmente, car la surface disponible est rétréci, et donc la pression sous la voiture diminue, provoquant un e et de succion, comme avec la bâche expliqué précédemment.

La voiture est collé au sol et est bien plus performante dans les virages, notamment dans les courbes a haute vitesse.

A n que l’air ne s’échappe pas sur les cotés et annule l’e et de sol, des “jupes” sont mises en place sur les surfaces latérales de la voiture.

En 1977, Lotus ni deuxième du championnat, mais en 1978, la voiture étant entièrement développé, les pilotes Mario Andretti et Ronnie Peterson dominent le championnat et nissent premier et deuxième en ayant gagné la moitié des courses.

Très vite, l’e et de sol devient une nécessité pour performer en championnat, et toutes les écuries utiliseront ce phénomène, certaines iront jusqu’a copier le distingue de la fi.... »