Rôle de la masse : Correction 1
Pour la saison 2019 de formule 1, la FIA (fédération internationale automobile) adapte son règlement et introduit une masse minimale pour les pilotes, afin de s'assurer que les plus grands et plus lourds ne soient plus désavantagés : la masse minimale du pilote et de son baquet éventuellement lesté est fixée à 80 kg et 743 kg pour le système voiture- pilote.
Pourquoi fixer une masse identique à l'ensemble des formules 1 ?
Doc 1 : Caractéristiques Renault F1RS18 : saison 2018.
- Masse de la voiture avec ses équipements : 663 kg.
- Quantité de carburant autorisée en course : 105 kg.
- Accélération de 0 à 200 km.h-1 : 140 m en 5,0 s.
Doc 2 : Parcourt du Grand Prix de France.
Doc 3 : Relations utiles.
F = m ×
∆v∆t
avec F la force de propulsion, m la masse du système,
∆v
la variationde vitesse,∆t
la durée d'étude.d =
F2m
× t
2 distance parcourue par la formule 1 en mouvement rectiligne accéléré en fonction de la durée du parcours t.Doc 4 : Pilotes Renault de la saison 2018.
Nico Hulkenberg
Allemand 31 ans 1,84 m 74 kg
Carlos Sainz Jr Espagnol 24 ans 1,77 m 66 kg
1. Montrer que la force de propulsion d'une F1 lors du départ d'un Grand Prix 2018 est de l'ordre de 9 300 N. Les forces de frottements sont supposées nulles. On suppose que cette force de propulsion reste constante.
Pour Hulkenberg : m = 663 + 105 + 74 = 842 kg ; ∆v = 200 km.h
-1= 200 / 3,6 = 55,56 m.s
-1; ∆t = 5,0 s F = 842 × 55,556 / 5 = 9 355 N.
Pour Carlos Sainz : m = 834 kg ; F = 9 266 N.
Mouvement d'un système
Act Mouvement : Rôle de la masse
Mouvement et
interaction
Séquence 10
Rôle de la masse : Correction 2
2. Calculer les distances d parcourues par chaque pilote de l'écurie Renault après un départ Arrêté (toutes les secondes pendant 12 s).
d =
F2m
× t
2Nico Hulkenberg Carlos Sainz Jr
t (en s) d (m) d (m)
1 63,2 70,2
2 252,8 280,8
3 568,9 631,8
4 1011,4 1123,2
5 1580,2 1754,9
6 2275,5 2527,1
7 3097,3 3439,7
8 4045,4 4492,6
9 5120,0 5686,0
10 6320,9 7019,7
11 7648,3 8493,8
12 9102,2 10108,4
3. Déterminer la distance séparant les deux véhicules à l'entrée du virage de La verrière lors du Grand Prix de France 2018.
1cm => 250 m : départ - virage 2,1 cm => 540 m
t Carlos Sainz Jr Nico Hulkenberg
2,78 s 542,5 488,5
Lorsque Carlos Sainz a parcouru 542,5 m, Hulkenberg n'a fait que 488,5 m : soit un écart de : 54 m.
4. Expliquer l'intérêt des nouvelles règles concernant la masse des pilotes.
Lors d'un Grand Prix de formule 1, le départ est primordial, lorsque deux pilotes n'ont pas la même masse, le plus léger est très avantagé.
Ainsi, en lestant les pilotes les plus légers, la place d'arrivée au virage n'est du qu'aux qualités des pilotes et non à leur physique (masse).
5. Expliquer l'influence de la masse lors d'un mouvement.
L’effet d’une force sur le mouvement d’un système dépend de la masse du système.
Plus la masse est faible, plus l’effet de la force est important. (Sauf dans le cas d'une chute libre).
Rôle de la masse : Correction 3
Bilan :
La variation de vitesse est inversement proportionnelle à la masse ( à F et t constants) :
∆𝐯
∆𝐭 = 𝟏
𝐦 × 𝐅
Soit deux objets de masse m
1et m
2(avec m
1> m
2)
; pour obtenir le même changement de vitesse, il faudra une force plus importante pour l'objet 1 que pour l'objet 2.
Plus la masse est importante plus la force pour faire changer la vitesse (même valeur, même sens) doit être élevée.
La force est proportionnelle à la masse (∆v
et t constants) :𝐅 = m × ∆𝐯
∆𝐭
A vitesse égale, plus la masse est importante, plus la force résultante est importante.
