1. Modélisation théorique:
* Lois du mouvement de Newton: Ils commenceraient par les lois fondamentales du mouvement pour décrire les forces agissant sur la voiture, notamment:
* Friction: La force principale exercée par les pneus est la friction. Le physicien modéliserait les différents types de friction:
* résistance au roulement: C'est le frottement entre le pneu et la surface de la route lorsque le pneu roule. Cela dépend de facteurs tels que la déformation des pneus, l'état de surface de la route et la pression des pneus.
* Friction statique: C'est le frottement qui empêche le pneu de glisser lorsque la voiture accélère ou freine.
* Friction cinétique: C'est le frottement qui se produit lorsque le pneu glisse, comme pendant un dérapage.
* Forces aérodynamiques: Ces forces dépendent de la forme et de la vitesse de la voiture. Le physicien comprendrait des forces de résistance à l'air et de levage dans le modèle.
* Forces de train et de train de conduite: Le physicien comprendrait le couple et la puissance produits par le moteur et transmis aux roues.
* Patch de déformation et de contact des pneus: Le physicien développerait un modèle de la façon dont le pneu se déforme sous charge et comment le patch de contact avec la surface de la route change. Ceci est crucial pour comprendre la résistance au roulement et l'adhérence.
2. Analyse expérimentale:
* pneus instrumentés: Le physicien utiliserait des pneus spécialisés équipés de capteurs pour mesurer divers paramètres pendant la conduite, tels que:
* Pression des pneus: Pour comprendre comment la pression affecte la déformation et la résistance au roulement.
* Vitesse de la roue: Pour mesurer le glissement et calculer les forces agissant sur le pneu.
* Température des pneus: Pour évaluer la chaleur générée par la friction et son impact sur les performances des pneus.
* Distribution de pression du patch de contact: Pour comprendre comment la force est distribuée à travers le patch de contact.
* Test de piste: Ils effectueraient des tests sur une piste contrôlée avec différentes surfaces routières, vitesses et manœuvres pour collecter des données sur:
* Performance d'accélération et de freinage: Pour mesurer la capacité de la voiture à accélérer et à freiner dans différentes conditions.
* Manipulation et stabilité: Pour analyser la réactivité et le contrôle de la voiture pendant les virages et les manœuvres.
* Analyse des données: Les données collectées seraient analysées pour établir des corrélations entre les caractéristiques des pneus et les performances des véhicules.
3. Simulations de calcul:
* Analyse des éléments finis (FEA): Cela implique de créer un modèle informatique du pneu et de simuler sa déformation sous charge. Cela aide à prédire le comportement du pneu et à optimiser sa conception.
* Dynamique des fluides de calcul (CFD): Cela simule le flux d'air autour de la voiture et permet au physicien d'étudier les forces aérodynamiques et leur influence sur les performances des véhicules.
* Simulation de dynamique multibody: Cela permet au physicien de modéliser l'ensemble du système de voiture, y compris les pneus, la suspension et le moteur, pour simuler des scénarios de conduite complexes.
En combinant ces approches théoriques, expérimentales et informatiques, un physicien peut comprendre une compréhension complète de la façon dont les pneus affectent le mouvement d'une voiture. Ces connaissances sont ensuite utilisées pour améliorer la conception des pneus, optimiser les performances des véhicules et améliorer la sécurité.
