Vous connaissez le poids. C’est l’attraction de la Terre sur votre corps. Mais le poids n’est qu’une forme de force. Plus important encore, c’est la force qui fait bouger les choses. C’est la raison pour laquelle votre voiture accélère sur l’autoroute ou pourquoi une balle de baseball sort de la main d’un lanceur.
La force provoque une accélération. Poussez une petite voiture, elle bouge. Appuyez sur la pédale d’accélérateur dans une vraie voiture, elle accélère. Ce n’est pas seulement un quiz sur la physique. C’est le cœur de la dynamique de conduite. Le mouvement est régi par la deuxième loi d’Isaac Newton. Cette loi constitue le fondement de la mécanique classique. Il explique comment la force, la masse et l’accélération interagissent.
L’équation qui fait bouger les voitures
La deuxième loi de Newton stipule que l’accélération (a) est directement proportionnelle à la force (F) appliquée. Elle est inversement proportionnelle à la masse de l’objet (m). Simple? Oui. Important? Absolument.
Plus de force signifie une accélération plus rapide. Plus de masse signifie une accélération plus lente. La relation est capturée dans une équation célèbre :
F = ma
Ou réarrangé :
a = F/h
Cette formule vous dit tout ce que vous devez savoir sur les performances. Si vous voulez une voiture plus rapide, vous avez besoin de plus de force. Ou moins de masse. Ou les deux. Les équipes de course enlèvent chaque once de poids. Les ingénieurs construisent des moteurs qui produisent une force massive. Ils combattent cette équation.
Définir la force : le Newton et la livre
Pour honorer Newton, l’unité de force standard dans le système SI est le newton. Mais que fait réellement un newton ? Il accélère 1 kilogramme de masse à 1 mètre par seconde carrée (m/s²).
Cette définition fonctionne dans les deux sens. Un kilogramme est défini comme la masse qu’une force de 1 N accélérera à 1 m/s².
Dans les unités anglaises, les choses se compliquent. Vous avez la limace. C’est la masse qu’une livre de force accélérera à 1 pied/s². Vous avez également une masse en livres. Il s’agit de la masse qu’une force de 1 lb accélérera à 32 pi/s². La différence réside dans la gravité.
La force n’est pas seulement le poids. C’est la poussée ou la traction qui modifie la vitesse d’un objet.
Gravité : la traction constante
La Terre exerce une force sur tous les objets. Il accélère les objets lâchés à 9,8 m/s². En unités anglaises, cela fait 32 pieds/s². Les ingénieurs appellent souvent cela g.
Si vous laissez tomber une pierre, elle accélère de 9,8 m/s chaque seconde. Tombez pendant cinq secondes et vous atteignez 49 m/s. C’est rapide. Imaginez une voiture faisant la même chose.
Si une voiture accélérait à 1 g en continu, elle atteindrait 97 km/h en moins de trois secondes. C’est le territoire des hypercars. La plupart des tramways ne peuvent pas supporter cela. Mais cela montre le pouvoir de la gravité. C’est une force constante que vous ressentez à chaque fois que vous montez sur la balance.
Unités de force communes
Lorsque vous lisez les spécifications, vous verrez différentes unités. Sachez lequel vous regardez.
Unités SI :
* newton (N)
* 1 N = 0,225 livre
Unités anglaises :
* Livre (lb)
* 1 livre = 4,448 N
La conversion est simple. Mais le concept compte plus. La force est le lien entre la puissance du moteur et la vitesse de la voiture. C’est le résultat tangible de l’ingénierie. Sans cela, vous êtes simplement assis dans une lourde boîte. Avec ça, vous bougez.
Le calcul est simple. L’application est complexe. Couple, traction, aérodynamique : ils alimentent tous cette équation F=ma. Mais l’équation elle-même ne change pas.
