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Force de traînée : résistance de l'air et puissance nécessaire

Calculez la traînée aérodynamique d'une voiture, d'un vélo ou de tout objet selon la vitesse, le coefficient de traînée et la surface frontale, avec la puissance et l'énergie nécessaires.

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kg/m³

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Résultats

Force de traînée

527 N

Puissance pour vaincre la traînée

19,0 kW

Force de traînée en kilogrammes-force
53,8 kgf
Puissance en ch
25,9 ch
Énergie contre la traînée aux 100 km
14,6 kWh
Surface de traînée (SCx)
0,660 m²

Qu’est-ce que la traînée ?

Tout objet qui se déplace dans l’air doit l’écarter, et l’air résiste. Cette traînée aérodynamique est négligeable à pied, mais elle croît avec le carré de la vitesse et devient la principale force qu’une voiture combat sur autoroute, et qu’un cycliste combat au-delà de 15 à 20 km/h.

L’équation de la traînée

F = ½ × ρ × v² × S × Cx

  • ρ : masse volumique de l’air, 1,225 kg/m³ au niveau de la mer à 15 °C
  • v : vitesse par rapport à l’air (ajoutez un vent de face, retranchez un vent arrière)
  • S : surface frontale
  • Cx : coefficient de traînée, qui dépend de la forme

La puissance nécessaire pour vaincre la traînée vaut P = F × v : elle croît donc avec le cube de la vitesse. Le calculateur donne aussi l’énergie dépensée contre l’air aux 100 km, qui explique l’essentiel de la consommation sur autoroute.

Exemple : une berline à 130 km/h

  • Vitesse 130 km/h (36,1 m/s)
  • Cx = 0,30
  • Surface frontale 2,2 m²

F = 0,5 × 1,225 × 36,1² × 2,2 × 0,30 ≈ 527 N (environ 54 kgf). Puissance = 527 × 36,1 ≈ 19,0 kW, soit près de 26 ch, rien que pour fendre l’air. Sur 100 km, cela représente environ 14,6 kWh aux roues, avant la résistance au roulement et les pertes de transmission.

Ralentir, ça paie

Vitesse Traînée relative Puissance relative
80 km/h 38 % 23 %
90 km/h 48 % 33 %
110 km/h 72 % 61 %
130 km/h 100 % 100 %

Passer de 130 à 110 km/h réduit la traînée d’environ 28 % et la puissance nécessaire d’environ 39 %. L’ADEME estime qu’abaisser sa vitesse de 10 km/h sur autoroute permet d’économiser jusqu’à 1 litre de carburant aux 100 km. Pour une voiture électrique, c’est autant d’autonomie gagnée.

Cx habituels

Objet Cx
Voiture électrique très profilée 0,20 à 0,24
Berline 0,25 à 0,30
SUV 0,35 à 0,45
Poids lourd 0,6 à 0,9
Cycliste en position droite 0,9 à 1,0
Sphère 0,47
Plaque plane face au flux 1,17 à 1,28

Les constructeurs et les cyclistes raisonnent souvent en SCx (surface × Cx), car une petite voiture au Cx moyen peut faire mieux qu’une grande au bon Cx.

Limites

L’équation suppose un Cx constant, ce qui vaut pour les voitures et les cyclistes aux vitesses courantes, mais pas près de la vitesse du son ni pour de très petits objets lents. La masse volumique de l’air baisse avec l’altitude et la chaleur, ce qui réduit la traînée : saisissez une valeur plus faible en montagne ou par forte chaleur.

Questions fréquentes

Quelle est la formule de la traînée ?

F = ½ × ρ × v² × S × Cx, où ρ est la masse volumique de l'air, v la vitesse, S la surface frontale et Cx le coefficient de traînée.

Rouler à 110 au lieu de 130 km/h, ça change quoi ?

La traînée baisse d'environ 28 % et la puissance nécessaire pour la vaincre d'environ 39 %. Selon l'ADEME, rouler 10 km/h moins vite sur autoroute permet d'économiser jusqu'à 1 litre de carburant aux 100 km.

Quels sont les Cx typiques ?

Environ 0,25 à 0,30 pour une voiture récente, 0,35 à 0,45 pour un SUV, 0,6 à 0,9 pour un camion, 0,9 à 1,0 pour un cycliste droit et 0,47 pour une sphère.

Qu'est-ce que le SCx ?

Le produit de la surface frontale par le Cx, aussi appelé surface de traînée. C'est le chiffre que cyclistes et constructeurs automobiles cherchent à réduire.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.