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Mécanique de Newton pour les virages de voiture ?
Bonjour, je cherche a simuler le mouvement d'une voiture grace a l'équation F = ma.
Pour les forces, j'ai la gravité et la résistance de la route qui s'annulent (je considere une route plate)
J'ai la poussée, vecteur colinéaire a l'orientation de la voiture. Et des frottements de la route et de l'air qui me permettent de ralentir progressivement jusqu'a l'arret si je "lache tout"
Je cherche l'équation d'une force qui prenne en parametre l'angle Alpha des roues, l'adhérence du systeme (pneus-route), et éventuellement d'autres parametres de friction ou particularités des pneus (comprenez que je n'aurai pas pareil si je roule sur la glace)
Ce que je voudrais (ce serait l'idéal), c'est qu'en incluant cette force F, en intégrant 2 fois, j'obtienne une trajectoire réaliste d'un virage !
Merci a vous !!
En fait, le but est de faire un jeu vidéo (j'ai déja des prototypes, mais les virages ne valent rien), donc simplifions absolument tout ce que l'on peut, meme si c'est inexact, l'essentiel est que ça le soit presque. Je considere un point matériel et un repere pour l'orientation. Pour simplifier, je travaille dans le plan (piste plate). Je voudrais une équation pour une force qui, intégrée dans F = ma et 2 fois intégré, me donne une belle trajectoire paramétrique.
Merci :)
3 Answers
- Anonymous2 decades agoFavorite Answer
Bon, déjà il y a un truc à comprendre c'est que tu pourra jamais modéliser un virage correctement si tu ne considère la 3D. Ce que je veux dire c'est que dans un virage la voiture décolle légérement ses pneus qui sont à l'intérieur du virage. C'est ca qui limite essentiellement le virage. Ce serait d'ailleurs assez simple de calculer ce décollement, il suffit de connaitre la vitesse de la voiture et la taille de son virage. Et comme ca ton virage aura vachement plus de "gueule".
Pour ton histoire d'adherence pneu route c'est pas compliké. Tu ajoute une force F= - f.u . avec f un coefficient de frottement (qui n'est pas le meme selon les pneus et nature du sol et dont tu trouvera surement des valeurs dans des boukins de physique ou même sur le net). Tu applique cette force sur tes quatres roues (et pas sur le centre de gravité de ton bolide car tu ne fera jamais rouler ta voiture si tu la considere comme un point matériel). Bien sur tes quatres roues sont fixé a ta voiture et donc ces 4 forces vont agir sur ta voiture elle même. Mais attention ces 4 forces ne sont pas dans le meme sens (les roues ne sont pas paralleles) d'ou un comportement different que si tu modélisais par une seule force. De plus chaque force sur les pneu n'est pas nécéssairement parallèle à celui-ci. En effet ta voiture tourne: et donc elle prend appui sur la route pour tourner. En conséquence ces forces doivent tenir compte de la force d'inertie d'entrainement (force centrifuge), qu'elles vont plus ou moins contrecarré (si c'est plutot plus c'est bon signe, sinon tu va finir dans le décor :) ).
Pour calculer chaque force d'inertie d'entrainement tu prend ton CIR (expliqué plus bas) et tu imagine que tu applique a chacune de tes roues une force (fictive) F= m*CM*oméga².u ou oméga est la vitesse de rotation (en radian par seconde autour de ton CIR, m la masse, C = le CIR, M = ta roue. Maintenant cette force va se battre avec la force de frottement avec la route. Si la force centrifuge l'emporte le pneu va se decoller de la route, ton coefficient va alors fortement diminuer et ta voiture va faire un glorieu dérapage pour finir dans rembarde de sécurité. Enfin tout ca te donnera une accélération dans le référentiel de la voiture. Pour revenir au référentiel normal (qui te donnera la trajectoire de la voiture), il suffit de rajouter une accélération qui vaut la meme chose que la force centrifuge mais sans le m et cette fois appliqué au centre de la voiture...
L'histoire de l'angle alpha entre les roues est très simple a calculer. Tu prend ta voiture et tu calcule son CIR (centre instantanné de rotation) : en gros si le virage se continuait de la même facon, quel serait le centre du cercle décrit par ta voiture. Ensuite il suffit de relier ce point à tes roues par deux droites: tes roues seront orientés selon la normal (la perpendiculaire a ces 2 droites). Tu vérifiera facilement que plus le virage est large, plus l'angle alpha est réduit. Ton ordi te calculera donc très facilement cet angle si tu lui fait construire le CIR. Ensuite tu fais un graphe de l'angle alpha en fonction du CIR et comme ca ton jeu intègrera d'un seul coup d'un seul cet angle alpha.
Enfin tout ça pour conclure que Newton et la mécanique des voitures (ohohoh la blague) ça va bof bof. Ce problèmes est assez titanesque. D'autant que la j'ai un peu balancé des idées sans détaillé les pb de résolution qu'il poserait. D'autant que les changment s de référentiels dont j'ai parlé poseraient quelques problmes. Non il est plus simple de faire une simulation a la main de la tenue de route ou alors on va tomber dans le casse tête chinois ou dans le virage revue et corrigé par picasso. Mais si t'as pas peur des calculs tu peux toujours essayer. Mais il faudrait un niveau BAC+2 en physique au moins pour tout maitriser.
Mais comme le dit la personne qui t'as répondu précédemment tu pourrais yaller a la louche avec une parabole (ou plutôt une hyberbole nan?).
Sur ce bonne chance!
Godzy
- 4 years ago
Excellente, et en voici une du même variety noir: C'est un garçon qui va voir son père, tout fier : - Papa, papa, je viens de faire l'amour ! - Oh ! Très bien ! Et quand recommences-tu ? Et la, le garçon, hésitant : - Ben, je sais pas... Ca fait quand même très mal au cul...
- Anonymous2 decades ago
Ton problème est incomplet.
il faut savoir si le moteur tourne ou pas, ça change beaucoup.
Il faut aussi bien définir la motricité de la voiture si le moteur tourne, 4x4 ou traction ou propulsion. Et de plus il faut aussi définir sa géométrie, largeur de la voiture et emplacement du centre de gravité.
Avec tout ça on peut commencer le problème.
Maintenant si tu veux juste une approxmation sans équations, la courbe est à peu près un arc de parabole.