LA CEINTURE AVANT TOUT!

Les automobilistes sont encore trop nombreux à ne pas mettre leur ceinture de sécurité. On vous explique techniquement pourquoi il est essentiel de bien s’harnacher.

Un élément de sécurité essentiel encore trop souvent oublié

Bien que les campagnes de sensibilisation sur le port de la ceinture soient pléthore, certaines personnes persistent toujours à ne pas porter cet élément de sécurité essentiel. Pire, d’aucuns ne prennent pas la peine de vérifier si les occupants de la banquette arrière sont attachés. La Revue Automobile a tenu à vous expliquer techniquement pourquoi il est crucial de la porter.

Lorsqu’il roule, un véhicule est chargé en énergie. Désignée énergie cinétique, cette dernière se définit comme suit:

Autrement dit, plus la masse m d’une voiture est grande  (de par sa conception ou son chargement), plus elle est chargée en énergie. Pire, l’énergie cinétique possédée par le véhicule dépend du carré de la vitesse v. Aussi, en doublant cette dernière, on quadruple l’énergie cinétique du véhicule. En la triplant, on multiplie le résultat par neuf. A titre d’exemple, sacrifions une nouvelle Seat Ibiza 3 cylindres turbo essence, une voiture dont le poids revendiqué par le constructeur est de 1065 kg et qui évolue à 50 km/h, soit 13,88 m/s.

Dans ce cas, son énergie cinétique vaut:

En situation normale, lorsque le conducteur actionne les freins pour ralentir, cette énergie cinétique est transformée en chaleur grâce au frottement des plaquettes de frein sur l’étrier ou, en cas de blocage des roues, par frottement des pneumatiques sur le sol. Les suspensions dissipent également cette énergie lorsqu’elles se déforment. Si l’arrêt du véhicule se fait sur un certain laps de temps et/ou sur une certaine distance, le travail W (le travail d’une force est l’énergie fournie par cette force lorsque son point d’application se déplace) nécessaire à ralentir et à immobiliser le véhicule est relativement faible. En revanche, en cas de collision de ce dernier avec un obstacle, le travail d’absorption de l’énergie cinétique va se faire très rapidement et sur une très courte distance comme les formules suivantes nous le montrent:

Décélération en condition normale. On suppose qu’il faut 20 mètres au véhicule pour passer de 50 km/h à 0:

Décélération de la voiture, lorsqu’elle subit un accident. On suppose que la distance d’arrêt, c’est-à-dire la zone de déformation de la voiture, est de 50 cm, soit 0,5 m:

Lors d’un impact, l’énergie nécessaire à la déformation de la zone heurtée correspond donc à l’énergie cinétique possédée par le véhicule avant son accident. Pour une même vitesse de véhicule, plus la zone déformable est importante, plus la décélération subie par le véhicule est petite. Pourquoi vous parle-t-on de ça? Eh bien parce que pour des questions de sécurité, il est essentiel de faire subir aux occupants de la voiture des décélérations qui soient les plus faibles possible. Effectivement, les blessures les plus importantes dans les accidents de la route sont des traumatismes internes dus à l’écrasement des organes. On comprend dès lors tout l’intérêt qu’il y a non seulement à diminuer la décélération subie par le véhicule lors de l’impact mais aussi à faire subir à ses occupants la même décélération que celle de la voiture. Parce que oui, elles ne sont pas nécessairement les mêmes. Explications.

Energie cinétique propre

En apparence solidaire du véhicule dans lequel il se trouve, l’occupant possède en réalité une énergie cinétique qui lui est propre. Aussi, en cas de collision, il ne réagit pas de la même manière que la voiture. Les graphiques 1 et 2, qui représentent l’évolution de la vitesse d’une voiture en fonction du temps, lorsque cette dernière subit un accident, permettent de décomposer les décélérations subies et par la voiture et par l’occupant.

Ce que représentent les angles

La décélération du véhicule est représentée par l’angle α (alpha) formé par la droite AB et l’axe des abscisses. Quant aux décélérations subies par l’occupant non ceinturé et ceinturé, elles sont respectivement représentées par les angles β (bêta: CD avec l’axe des abscisses) et λ (lambda: EF avec l’axe des abscisses). Lorsque la droite n’est pas inclinée, comme c’est le cas avant le point A, l’accélération de la voiture (et de l’occupant) est nulle, sa vitesse est constante. Lorsque la droite est inclinée, comme entre A et B, l’accélération est négative (décélération), la vitesse de la voiture diminue de manière constante au fil du temps.

Graphique 1: décélération de l’occupant non ceinturé (sans airbag)

A partir de l’instant t1, au point A, l’occupant non ceinturé parcourt à la vitesse v1 l’espace i qui le sépare de la paroi intérieure du véhicule. A l’instant t2, au point C, le corps de l’occupant entre en contact avec la paroi du véhicule. La décélération subie par l’occupant est supérieure à celle de la voiture: l’angle β est supérieur à l’angle α. En réalité, cette décélération serait instantanée (l’axe CD serait vertical) si l’occupant ou la paroi ne subissaient aucune déformation. A l’instant t3, au point D, l’occupant ralentit à la même vitesse que la voiture.

Graphique 2: décélération de l’occupant ceinturé (sans airbag)

Pour pallier ce problème et tenter de faire subir aux occupants la même décélération que celle de la voiture, les ingénieurs automobiles ont mis au point un dispositif bien connu: la ceinture de sécurité. A partir de l’instant t1, au point A, l’occupant ceinturé parcourt à la vitesse v1 l’espace j (jeu, espace réel qui sépare la sangle du corps) qui le sépare du moment où il sera retenu par sa ceinture. A l’instant t5, au point E, le corps est retenu par la ceinture. La décélération subie par ce dernier est toujours supérieure à celle du véhicule (l’angle λ est plus grand que l’angle α) mais inférieure à la décélération subie par l’occupant non ceinturé (l’angle λ est plus petit que l’angle β). A l’instant t6, l’occupant ralentit à la même vitesse que la voiture.

Exemple type de structure différenciée, la châssis de la nouvelle Audi A8 (quatrième génération) sera non seulement composé d’aluminium et d’acier mais aussi de carbone et de magnésium.

Ainsi, lorsqu’ils mettent au point un nouveau modèle, les constructeurs automobiles travaillent tout particulièrement à développer la capacité de la carrosserie à se déformer (emploi de structures différenciées). L’objectif: permettre aux carrosseries d’absorber un maximum d’énergie sur un laps de temps très long (afin de réduire l’angle alpha). Ils planchent également sur un moyen de faire subir à leurs occupants la même décélération que celle subie par le véhicule (emploi de tendeurs de ceinture avec prétensionneur capables de diminuer le jeu occupant/ceinture). Enfin, les ingénieurs en charge de la sécurité passive ont aussi développé des dispositifs capables d’empêcher les occupants de venir heurter les parois du véhicule — on parle bien évidemment de l’airbag. Enfin, ils travaillent aussi à développer des garnissages plus souples et mieux déformables.

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