Combien de G subissent les pilotes de F1 ?

Les pilotes de Formule 1 courent au plus haut niveau du sport automobile, poussant leurs voitures et leur propre corps aux limites du possible. Atteindre ces vitesses implique notamment d'encaisser de fortes forces G - ou forces gravitationnelles - à l'accélération, au freinage ou en virage.

La plupart des gens ne ressentent jamais plus de 1 G dans la vie quotidienne, mais les pilotes de F1 affrontent régulièrement des forces bien plus élevées. Cet article explique ce que sont les forces G en Formule 1, combien les pilotes en subissent pendant une course, comment ces forces agissent sur leur corps et ce qu'ils font pour gérer ces conditions extrêmes.

Qu'est-ce que la force G en Formule 1 ?

Que signifie « force G » ?

La force G, abréviation de force gravitationnelle, est une notion scientifique de base qui indique l'intensité de la force exercée sur un corps lorsqu'il accélère, ralentit ou change de direction. Elle se mesure en unités appelées « g ». 1 g correspond à l'attraction de la gravité terrestre, soit environ 9,81 m/s².

Tout le monde ressent des forces G au quotidien. Par exemple, vous percevez la force G quand vous êtes plaqué dans votre siège lorsqu'une voiture accélère, ou projeté vers l'avant lorsqu'elle freine brusquement. Vous la ressentez aussi dans les montagnes russes ou au décollage d'un avion.

En Formule 1, ces forces du quotidien sont bien plus intenses, et les pilotes doivent être incroyablement affûtés pour les supporter.

Comment naissent les forces G en course de F1

Les forces G en Formule 1 sont les forces intenses que les pilotes ressentent quand ils accélèrent, freinent très fort ou négocient des virages à haute vitesse. Les F1 sont équipées de moteurs puissants (environ 1 000 chevaux), et leurs formes sont conçues pour les plaquer sur la piste, augmentant l'adhérence. Des pneus spéciaux aident aussi la voiture à coller à la route, même à plus de 350 km/h. Tout cela se traduit par des forces G très élevées.

Les pilotes ressentent principalement les forces G dans trois situations : l'accélération, le ralentissement et le virage. Chacune fait subir au corps du pilote une force dans une direction et avec une intensité différentes. Comprendre ces mécanismes est essentiel pour la sécurité comme pour la performance.

Les ingénieurs s'intéressent aussi à l'effet des forces G sur la voiture et le pilote, afin de garantir que tout fonctionne de la manière la plus sûre et la plus rapide possible.

Combien de G les pilotes de F1 ressentent-ils en course ?

Forces G générales pendant une course

En course, les pilotes de F1 affrontent souvent des forces comprises entre 4 et 6 G dans les situations les plus exigeantes. La plupart du temps, ils gèrent des forces de l'ordre de 2 G à 3 G, mais ces valeurs varient selon le circuit et les réglages de la voiture. Conduire sous de telles contraintes pendant 1,5 à 2 heures est physiquement très éprouvant, et les pilotes doivent être dans une forme exceptionnelle.

À mesure que les F1 sont devenues plus rapides au fil des ans, les forces G ont augmenté. Au début, les voitures n'allaient pas assez vite pour générer beaucoup plus de 2 g. Dans les années 1980, des moteurs plus puissants et une meilleure aérodynamique ont fait grimper ce chiffre à environ 4 g.

Les F1 modernes peuvent générer jusqu'à 6 g en virage ou au gros freinage, et il est possible que cela monte à 7 ou 8 G à l'avenir.

Forces G maximales à l'accélération, au freinage et en virage

• Accélération : quand les F1 accélèrent, les pilotes ressentent généralement entre 2 et 4 G. Par exemple, passer de 0 à 100 km/h en quelques secondes peut leur infliger environ 3 à 4 G, les plaquant dans leur siège.

• Freinage : lors des décélérations brutales, les forces G peuvent bondir à 5 ou 6 G, et parfois même 6,5 G dans les cas extrêmes. Cette force projette le pilote vers l'avant. L'effet est si fort qu'il peut même arracher des larmes des yeux d'un pilote au gros freinage.

• Virage : tourner à haute vitesse génère les forces G les plus importantes, souvent entre 4 et 6,5 G en latéral. Un virage rapide comme le virage 1 de Suzuka peut dépasser 5 G : un pilote de 70 kg subit alors une force équivalente à 350 kg le tirant sur le côté - à peu près le poids d'un piano à queue.

Les plus gros impacts en G de l'histoire de la F1

• Romain Grosjean (2020, Bahreïn) : a subi un crash à 67 g dans une boule de feu, mais s'en est sorti avec seulement des brûlures aux mains.

• Max Verstappen (2021, Silverstone) : a percuté la barrière à 51 g après un accrochage avec Lewis Hamilton, mais sans blessure grave.

• Ralf Schumacher (2004, États-Unis) : a survécu à un crash à 78 g avec seulement de légères blessures au dos.

• David Purley (1977) : a survécu à un impact d'environ 179,8 g après le blocage de son accélérateur, s'arrêtant de 173 km/h en seulement 66 cm. L'une des plus fortes décélérations jamais survécues.

• Jules Bianchi (2014, Japon) : a subi la plus forte valeur jamais enregistrée en F1, 254 g, dans un accident qui a malheureusement entraîné sa mort l'année suivante. Ce drame a déclenché de nombreuses nouvelles initiatives de sécurité.

Quelles forces affectent le plus les pilotes de F1 ?

Les forces G latérales dans les virages rapides

Les forces G latérales sont celles qui poussent le pilote sur le côté dans les virages. Elles sont particulièrement éprouvantes pour les pilotes de F1, les plaquant contre la paroi du cockpit et rendant leur tête plusieurs fois plus lourde.

Dans des virages comme le virage 1 de Suzuka, l'Eau Rouge de Spa ou l'enchaînement Maggots-Becketts de Silverstone, ces forces peuvent atteindre 5 G ou plus, obligeant les muscles du cou à travailler dur rien que pour maintenir la tête droite. Les pilotes ont aussi besoin d'un tronc solide, car la voiture change de direction très vite et le contrôle doit être parfait pour éviter les erreurs.

Les forces du freinage et de l'accélération (longitudinales)

Les forces G longitudinales agissent sur le pilote quand la voiture accélère ou ralentit. Au gros freinage, les pilotes peuvent encaisser jusqu'à 5 ou 6 G, projetés vers l'avant et peinant à rester stables.

À l'accélération franche, ils ressentent 2 à 4 G qui les plaquent dans leur siège. Au total, les pilotes subissent à chaque tour un mélange de forces latérales et longitudinales, ce qui est très fatigant et exige une excellente condition physique.

Comment les forces G agissent-elles sur le corps des pilotes de F1 ?

Contraintes physiques sur le cou et le tronc

Les fortes forces G font travailler à l'extrême les muscles du cou et du tronc des pilotes. Dans un virage à haute vitesse, la tête d'un pilote peut peser jusqu'à cinq fois plus lourd, exerçant une pression énorme sur son cou. Des muscles du tronc solides aident à garder le corps stable et à conserver une bonne position.

Mal préparés, les pilotes peuvent avoir du mal à respirer, voir le sang s'accumuler dans leurs jambes, voire perdre connaissance un instant (le « G-LOC »). La fatigue causée par ces forces peut ralentir leurs réactions, qui comptent énormément dans un sport qui se joue à la milliseconde.

Effets à court et à long terme

À court terme, les forces G peuvent fatiguer les muscles des pilotes de F1, provoquer des maux de tête, des douleurs oculaires et des vertiges. Si les forces G changent brusquement, ils peuvent même perdre la vue ou s'évanouir brièvement. Leur cœur doit aussi travailler plus fort pour maintenir la circulation sanguine.

Répéter cela encore et encore peut entraîner des problèmes comme des douleurs dorsales, des articulations endolories, voire de petites blessures au cou ou à la colonne. Cependant, avec un bon entraînement, des équipements de sécurité et des routines de récupération, les pilotes peuvent limiter ces problèmes et rester en bonne santé.

Que peut encaisser le corps humain ?

La force G maximale que la plupart des gens peuvent supporter est d'environ 9 G - mais seulement un instant. La plupart auraient des vertiges ou des nausées dès 5-6 G. Les pilotes de F1 parviennent à encaisser des G plus élevés grâce à l'entraînement.

Les accidents au-delà de 100 G sont généralement mortels, même si des cas extrêmement rares, comme les 254 G qui ont coûté la vie à Jules Bianchi, dépassent de loin ce que quiconque peut survivre. La direction de la force et la rapidité avec laquelle elle s'applique influencent aussi les chances de survie.

Comment les pilotes de F1 s'entraînent-ils pour les fortes forces G ?

Renforcement du cou et du tronc

Les pilotes s'entraînent dur pour se préparer aux forces G, en travaillant tout particulièrement le cou et le tronc. Beaucoup de pilotes de F1 ont un cou visiblement musclé à force de soulever des charges - par exemple, George Russell peut suspendre 30 kg à sa tête, et on raconte que Fernando Alonso peut casser une noix avec son cou !

L'entraînement comprend des exercices avec poids pour le cou, des élastiques qui tirent la tête sur le côté et le port de casques lestés pour reproduire les sensations d'une course. Le renforcement du tronc les aide à rester équilibrés et à réagir vite.

Endurance et entraînement des réflexes

Au-delà du travail musculaire, les pilotes développent leur endurance avec des séances de cardio et de l'entraînement fractionné de haute intensité (HIIT), car la course est une action ininterrompue qui peut durer jusqu'à deux heures.

Ils pratiquent aussi des exercices de réflexes et s'entraînent en simulateur pour s'habituer aux conditions de course. Ces routines les aident à contrôler leur respiration et à rester calmes lorsque les forces atteignent leur maximum en course.

Comment la sécurité des pilotes de F1 face aux forces G est-elle renforcée ?

Le système HANS et la technologie des casques

Plusieurs équipements de sécurité contribuent à protéger les pilotes des fortes forces G. Le système HANS est un collier qui s'ajuste autour du cou et se fixe au casque : il maintient la tête en cas d'accident et prévient les blessures cervicales.

Les casques modernes sont par ailleurs fabriqués dans des matériaux très résistants mais légers, et contrôlés pour s'assurer qu'ils peuvent encaisser de gros impacts.

Les dispositifs de sécurité de la voiture

La partie principale d'une F1, appelée monocoque, entoure et protège le pilote. Elle est fabriquée en fibre de carbone, à la fois solide et légère. Les voitures intègrent aussi des zones de déformation qui absorbent l'énergie du choc et des harnais avancés qui empêchent le pilote de bouger sous de fortes forces G.

Le « Halo » est un arceau métallique au-dessus du cockpit qui écarte les gros objets de la tête du pilote et peut encaisser des forces énormes. Tous ces dispositifs travaillent ensemble pour protéger les pilotes au maximum.

Comment les forces G en F1 se comparent-elles aux autres sports mécaniques et à la vie quotidienne ?

Les autres disciplines comparées à la F1

• NASCAR : les pilotes encaissent environ 3 G en virage, soit moins que les 4-6,5 G de la F1.

• MotoGP : les pilotes ressentent environ 5 G à l'accélération et jusqu'à 6 G au freinage, mais leurs forces G en virage sont normalement inférieures à celles de la F1 en raison de l'inclinaison des motos dans les courbes.

Les F1 disposent d'un appui aérodynamique considérable : elles adhèrent mieux à la piste, traversent les virages plus vite et subissent donc des forces G plus fortes que dans les autres disciplines.

La force G au quotidien

• En voiture : une accélération rapide ou un freinage appuyé peut vous faire ressentir 0,5 à 1 g.

• Ascenseurs : se sentir plus lourd en montant et plus léger en descendant est dû à la force G.

• Montagnes russes : certaines attractions génèrent environ 5 G, comme en F1.

• Avions : le décollage et l'atterrissage produisent des forces G positives et négatives que vous percevez dans votre siège.

• Éternuements : votre tête peut subir environ 2 g lors d'un gros éternuement.

• Plaquages au rugby : les impacts des plaquages peuvent parfois atteindre 21 g.

Même si nous ressentons un peu de force G chaque jour, elle est bien plus faible et bien moins exigeante que ce que les pilotes de F1 gèrent à chaque tour.

Questions fréquentes sur les forces G en F1

Quelle est la force G la plus élevée à laquelle un pilote de F1 a survécu ?

L'un des plus gros impacts enregistrés en F1 est celui auquel David Purley a survécu en 1977, à 179,8 g. Romain Grosjean a aussi survécu à un incident à 67 g en 2020, et Ralf Schumacher a traversé un crash à 78 g en 2004. Ces cas illustrent à la fois les progrès de la sécurité en F1 et la résistance du corps humain dans ces situations.

Les pilotes de F1 peuvent-ils s'évanouir à cause des forces G ?

Oui, les pilotes de F1 peuvent parfois perdre connaissance un instant si les forces G sont trop élevées, car le sang s'éloigne de leur cerveau. Un entraînement spécifique et des techniques de respiration les aident à rester conscients, et des équipements comme le système HANS contribuent aussi à leur sécurité.

Pourquoi les pilotes de F1 ne souffrent-ils généralement pas de blessures durables dues aux forces G ?

Les pilotes de F1 évitent les blessures durables liées à la plupart des forces G parce qu'ils s'entraînent intensément pour s'y préparer, que les voitures et les équipements les protègent bien, et que les forces les plus violentes ne durent jamais longtemps. Ils suivent aussi des routines de récupération rigoureuses après chaque course. Des accidents graves se produisent encore parfois, mais la sécurité a fait d'immenses progrès pour protéger la santé des pilotes.