Étant donné que le véhicule monte la pente et que la gravité ne tire que vers le bas, il existe une composante de cette force qui tire dans la direction opposée à la vitesse pour ralentir le véhicule. Au fur et à mesure qu’il monte la pente, il y a une augmentation de l’énergie potentielle gravitationnelle. Plus elle est élevée, plus l’énergie potentielle est grande.
Bien sûr, la même chose peut se produire en sens inverse. Si vous laissez un objet descendre une rampe, il y aura une diminution de l’énergie potentielle gravitationnelle et une augmentation résultante de l’énergie cinétique. Vous avez donc toujours besoin de freins ou d’un certain type de friction pour empêcher le véhicule de glisser finalement vers l’arrière. La plupart de ces rampes d’emballement sont faites de gravier très mou pour provoquer une grande force de frottement afin qu’un camion arrêté reste arrêté.
Rétrogradation
Les voitures à transmission manuelle ou à levier de vitesse ne sont pas aussi populaires que les voitures automatiques, mais elles existent toujours. Avec le levier de vitesses, le conducteur doit passer manuellement d’un rapport à l’autre tout en augmentant la vitesse. Mais ils peuvent aussi utiliser ce même procédé pour diminuer la vitesse de la voiture.
Disons qu’ils sont en quatrième vitesse et qu’ils se déplacent à 40 milles à l’heure. S’ils rétrogradent en troisième vitesse et retirent leur pied de la pédale d’accélérateur, la voiture ralentira. Ils n’ont pas à toucher la pédale de frein, ce qui signifie que les feux stop de la voiture ne s’allument pas même si elle ralentit. Bien sûr, si un conducteur doit s’arrêter sur une très courte distance, ce rétrogradage ne suffira pas et il devra recourir au freinage traditionnel.
Comment cela marche-t-il? Je ne vais vous donner qu’une description superficielle du moteur à combustion interne, mais c’est tout ce dont nous avons besoin pour comprendre le rétrogradage. Un moteur fournit de l’énergie en ajoutant de l’essence dans un espace comprimé dans les cylindres. Lorsque le carburant est allumé, le gaz se dilate et pousse les pistons vers le bas. Les pistons se déplaçant de haut en bas font tourner le vilebrequin, qui (avec quelques connexions supplémentaires) fait tourner les roues. Boum, vous conduisez ! Pour que cela fonctionne, vous avez besoin de carburant, d’une étincelle pour allumer le carburant et d’une compression.
Et si vous enleviez l’étincelle et le carburant ? Si les roues sont en prise avec le moteur via la transmission, il y a toujours la compression d’un gaz dans les cylindres. Cette compression d’un gaz ajoute de la résistance au moteur en rotation et peut être utilisée pour ralentir la voiture. (Bien sûr, vous avez toujours besoin du frottement entre les pneus et la route.)
En termes d’énergie, nous avons encore besoin d’une augmentation de l’énergie pour correspondre à la diminution de l’énergie cinétique. Il ne devrait pas être surprenant que vous obteniez une augmentation de l’énergie thermique. Lorsqu’un gaz est comprimé, il devient plus chaud et il y a votre énergie.
Freinage récupératif
Et s’il y avait un moyen de ralentir une voiture et de diminuer l’énergie cinétique, mais aussi d’économiser cette énergie ? Eh bien, c’est exactement ce qui se passe dans le freinage régénératif.
Tout commence par un moteur électrique, qui n’est essentiellement qu’une boucle de fil sur un arbre rotatif près d’un aimant. Lorsque le courant électrique circule dans la boucle, il y a une interaction entre le courant et l’aimant, ce qui fait tourner la boucle sur l’arbre. Cela fonctionne également à l’envers. Si vous déplacez un fil en présence d’un champ magnétique, cela créera un courant électrique. Cela signifie qu’un moteur électrique et un générateur électrique sont la même chose. Pour le moteur, vous lui donnez du courant et il déplace des choses. En tant que générateur, vous faites tourner l’arbre et vous obtenez un courant électrique.
