Physique appliquée à l’automobile

Le cours de Physique appliquée à l’automobile (UE2 « Mécanique appliquée et physique », semestre 3) relie les lois de la physique au fonctionnement des véhicules et engins : pourquoi un véhicule freine moins bien sur la latérite, comment un moteur diesel transforme l’énergie du gasoil en travail, pourquoi un camion chargé consomme davantage sur la route Niamey–Zinder qu’un véhicule léger, comment les frottements usent segments, garnitures et roulements. Ces notions sont indispensables au technicien de maintenance automobile et d’engins, au diagnostic de pannes et à la conduite économique des flottes.

Le cours est organisé en quatre leçons : frottement et usure, thermodynamique des cycles moteurs, performances du moteur réel, dynamique du véhicule. Chaque leçon comporte un exemple résolu et des exercices chiffrés corrigés.

Objectifs d’apprentissage

• Appliquer les lois du frottement à l’adhérence des pneus, aux freins et aux embrayages ; expliquer les mécanismes d’usure et le rôle de la lubrification.
• Décrire et calculer les cycles théoriques Beau de Rochas (Otto) et Diesel, et leur rendement.
• Calculer cylindrée, rapport volumétrique, couple, puissance, pression moyenne effective, consommation spécifique et rendement effectif d’un moteur.
• Établir le bilan des forces sur un véhicule (roulement, aérodynamique, pente, inertie) et en déduire puissance nécessaire et performances.
• Calculer distances de freinage, transferts de charge et vitesse limite en virage, et les utiliser en diagnostic et en sécurité routière.

Prérequis

Physique générale : mécanique du point (lois de Newton, énergie), thermodynamique (gaz parfaits, premier principe).

Plan du cours

1. Leçon 1 — Frottement, adhérence et usure dans les systèmes automobiles
2. Leçon 2 — Thermodynamique des moteurs à combustion interne : cycles théoriques
3. Leçon 3 — Le moteur réel : grandeurs caractéristiques, bilan énergétique et consommation
4. Leçon 4 — Forces et mouvements du véhicule : résistances à l’avancement, motricité et freinage

Modalités d’évaluation

Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de TP et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (exercices de TD, devoir, quiz en ligne) et examen terminal écrit.

Bibliographie

• Richard Stone, Jeffrey K. Ball, Automotive Engineering Fundamentals, SAE International.
• Randy Beikmann, Physics for Gearheads: An Introduction to Vehicle Dynamics, Energy, and Power, Bentley Publishers.
• John B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill.
• Thomas D. Gillespie, Fundamentals of Vehicle Dynamics, SAE International.
• Bosch, Mémento de technologie automobile, Robert Bosch GmbH.