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.