Quels phénomènes physiques empêche un F1 de s’envoler ?

« Grand oral Sujet 1 : Quels phénomènes physiques empêche un F1 de s’envoler ? Intro :  Présentation f1 (voiture de course qui monte à plus de 300km/h)  Vitesse élevée -> prise au vent -> L’importance de l’aérodynamisme -> crash de 1999  Préciser qu’on étudie une F1 conforme au règlement de la FIA de 2022  Monter vite fait les différentes parties et celle qui nous intéresse (les + importantes) car on ne peut pas tout étudier -> fond plat et diffuseur, aileron arrière/ DRS et aileron avant -> montrer la réparation du flux d’air  Annonce du plan I) Le fond plat / effet de sol : (effet venturi)  Effet de sol -> tube venturi -> Dépression -> génération d’appui sur les roues > maintien au sol  (Calcul montrant la portance du fond plat et son importance)  Peut importance la pollution de l’air il reste bien plus efficace qu’avant 2022  Inconvénient si mal régler -> ne pas dire plus pour question (-> marsouinage > oscillation mauvaise pour la mécanique) II) DRS / ailerons avant arrière : (écoulement d’un fluide dépression)  A l’arrière gros ailerons munis du DRS (drag réduction système)  Explication de l’écoulement du flux d’air -> création de dépression et de portance  C’est quoi le DRS -> en ligne droite gagner de la vitesse et en virage gagner en adhérence -> danger s’il ne se referme pas -> Marcus Ericsson, Silverstone, 2018  A l’avant ailerons qui redirige le flux d’air sur la voiture pour permettre un meilleur écoulement global  Différent réglage de DRS et d’aileron en fonction du circuit -> ne pas dire plus pour question (-> plus à l’horizontale sur circuit rapide et moins de virage pour le moins de trainée et d’appui -> plus à la verticale sur circuit plus lent et beaucoup de virage pour plus de trainée et meilleur appui Conclusion :  L’effet venturi permet le maintien de la F1 au sol  L’écoulement des fluides avec la portance et la dépression pour crée de l’appui et la rendre maniable  (Théoriquement à 200 km/h la F1 peut tenir au plafond grâce à l’appui aérodynamique) I) Intro : La première automobile a vu le jour à la fin du 19ème siècle.

À l’époque, elle ne servait qu'à transporter des personnes d’un point A à un point B.

Au fil du temps, les avancées technologiques ont rendu les voitures de plus en plus performantes, ce qui a amené à la création de championnats automobiles en 1950, avec à son sommet la F1.

Aujourd’hui, ces monoplaces d’environ 750 kg peuvent atteindre des vitesses hallucinantes de plus de 350 km/h, soit pratiquement 70 km/h de plus qu’un A380 au décollage.

Pourtant, ces monoplaces ne décollent pas ; au contraire, elles enchaînent une succession de virages très rapides sans jamais quitter le sol.

On peut alors se demander quels phénomènes physiques empêchent une F1 de s’envoler. Mais avant de rentrer dans le détail, permettez-moi de préciser une chose : les F1 connaissent beaucoup d’évolutions chaque année en raison du règlement de la FIA (Fédération Internationale de l’Automobile).

Nous allons donc prendre pour exemple dans cet oral une F1 récente, de 2022. Nous verrons donc dans un premier temps ce qu’est le fond plat et l’effet de sol. Nous continuerons sur l’effet du DRS et des ailerons sur la F1.

Puis nous terminerons par la relation de Bernoulli et l’effet Venturi. II) Le fond plat à effet de sol : Premièrement, le fond plat, comme vous pouvez le voir sur ce dessin(1), le fond plat est la partie de la monoplace qui est la plus proche du sol.

Il recouvre tout le dessous de la voiture et c’est une pièce de carbone avec des gouffres qui favorise le passage du flux d’air sous la voiture.

Au bout de ce fond plat se trouve le diffuseur situé au niveau des roues arrière.

Il est composé de déflecteurs verticaux et il est courbé vers l’aileron arrière.

Pour simplifiant, ces deux éléments se comportent comme une sorte de tube de Venturi en contractant l'air sous la voiture et en le dilatant à l'arrière, en trois temps : - Le flux d'air entre sous la voiture par une section convergente, de plus en plus étroite : c'est le bord d'attaque du fond plat. - Ensuite, comme le débit de fluide augmente et que le diamètre diminue, la vitesse du flux augmente tandis que, simultanément, la pression baisse : une dépression se produit sous le fond plat, qui aspire la voiture vers le sol - Mais il faut ensuite ralentir ce flux de façon contrôlée afin d'éviter un risque de séparation.

Il faut donc ramener le flux à un niveau de pression ambiante.

C'est le rôle du diffuseur, qui dilate l'air et le ralentit graduellement. Ces deux pièces sont certainement les plus importantes de la monoplace, il génère plus de 65% de l’appui aérodynamique de la F1 et ne génère pratiquement pas de trainées.

Le diffuseur a aussi un rôle très important car outre le fait qu’il ramène le flux à la pression ambiante, il est situé juste au niveau des roues arrière.

Cela va avoir pour effet d’aider à plaquer au sol l’arrière de la monoplace pour pouvoir tourner plus facilement..... »