Archive | 13 mars 2018

I. Les résistances agissant sur le cycliste

13 mar

1. La Friction :

Dans un premier temps, les seules surfaces ayant un contact immédiat avec le sol sont les roues d’un vélo. Ainsi toutes la friction se retrouvent sur ces dernières. Ce fait permet ainsi une grande économie d’énergie au travers d’un voyage de façon horizontale possédant un contact constant avec le sol. Ainsi, nous avons la friction qui est constamment exercer sur les roues d’un vélo. Le mouvement devient donc régulier et rectiligne. Le coefficient de frottement statique est donc plus petit due à un point de contact entre la roue et le sol est minimal. Ceci permet donc la mise en mouvement plus facile des roues. Nous avons donc la transformation d’une rotation de roue facile à produire grâce au pédalier sa traduisant par la mise en mouvement du vélo. Néanmoins, la friction varie en fonction du lissage du pneu et du sol nous ramenant ainsi au principe d’inertie dans un référentiel galiléen admettant que tout corps qui est soumis à une force nulle est soit immobile soit en mouvement rectiligne uniforme. Ce principe est la première des trois lois de Newton.

téléchargement (5)

Ainsi nous pouvons en conclure qu’une roue plus lisse serra soumise à moins de friction se traduisant par une perte de vitesse moins importante en fonction du sol de contacte. A partir de ceci nous pouvons conclure que des roues plus lisses amélioreront les performances d’un cycliste étant donné qu’il dépensera moins d’énergie.

2. La Gravité :

Le centre de gravité de la position d’un cycliste est un grand facteur de stabilité. Ce centre de gravité peut se trouver autant à l’intérieure de l’objet que l’extérieur. En effet, lorsque l’on se tien debout, les jambes soudées ainsi que les bras le long du corps, notre centre de gravité se trouvera ainsi au niveau du ventre. Néanmoins, ce centre de gravité se déplacera si les bras sont avancés. Dans ce cas le centre de gravité se situera à l’extérieur du corps. De ce fait, le centre de gravité d’un vélo est situé vers le milieu du cadre lorsque il est maintenu parfaitement horizontale. A l’inverse, lorsque le vélo s’incline  d’un côté ou de l’autre, son centre de gravité se déplacera hors du cadre et entraînera ainsi la chute du vélo. Le vélo est donc considéré comme un objet à équilibre instable puisqu’il ne pourra pas à revenir à sa position initiale après un mouvement. Par ailleurs, à l’inverse lorsque un objet reprend sa position initiale après un mouvement, il serra alors considéré comme étant un objet à équilibre stable. Ainsi, lorsque l’on prend un vélo dans le sens de la longueur, il se trouvera en équilibre stable. Par exemple, si nous levons la roue avant, se dernier tombera de tel sorte à retrouver son équilibre.

téléchargement (6)

La gravité est également importante, étant donné qu’elle est à l’origine de l’un des facteurs majeurs du cyclisme : le poids. En effet, la puissance nécessaire pour avancer un vélo varie en fonction du poids du cycliste ainsi que de son équipement. Effectivement moins le poids est important, moins le cycliste aura besoin d’effectuer d’effort dû à une diminution de la résistance gravitationnelle, tandis qu’à l’inverse plus le poids est important plus le cycliste aura besoin d’effectuer un effort intense pour avancer.

 3. Les forces

Dans la suite, nous nous intéresserons à la puissance exercée par le poids du cycliste et de son vélo (sachant que les autres forces qui « freinent » le cycliste sont pour la majorité des forces de frottements).

Avec :

-          la variation de hauteur qui s’exprime en mètres.

-          m la masse du cycliste qui s’exprime en kg.

-          g la gravité : 9,81 m/s².

I. Les résistances agissant sur le cycliste dans aérodynamisme tpe10

La trigonométrie nous amène ainsi à la relation suivante :

tpe11 dans aérodynamisme

Soit, en revenant à notre puissance du poids et en prenant en compte le fait que la vitesse (ici supposée comme constante) est une variation de distance sur un intervalle de temps :

tpe12

Prenons désormais un exemple concret :

Un cycliste équipé et son vélo avec une masse de 80 kg grimpe une côte à 4% (soit a=2,3°) à une vitesse de 20km/h (soit 5,6 m/s):

tpe14

 

Nous allons désormais comparer deux cyclistes montant une pente de 4% et dont on estime que la puissance uniquement destinée à contrer leur poids et de 180W :

Cycliste 1, équipé et avec son vélo : 70kg

tpe14

 

Cycliste 2, équipé et avec son vélo : 85kg

tpe15
Ainsi nous pouvons remarquer que la vitesse des deux cyclistes est différente malgré un apport de puissance ainsi qu’une montée identique, avec environ 1 mètre par seconde de différence soit 3,6 km/h. Ceci met donc en avant l’influence du poids sur un cycliste étant donné que l’effort nécessaire pour monter la pente diminue au fur et à mesure d’une réduction du poids du cycliste ainsi que son équipement. Cette démonstration nous amène donc à deux points pouvant permettre une amélioration des performances d’un cycliste:
- Une perte de poids du cycliste permet un effort moins intense pour un résultat identique.
- Une réduction du poids de l’équipement permet un effort moins intense pour un résultat identique.

 Les vélos sont alors de mieux en mieux équipé de la plus légère des façons. Les ingénieurs essaye de rendre le vélo toujours plus léger. Par ailleurs, cette quête au vélo léger a été freinée brusquement dû à l’apparition d’une norme de la part de l’UCI (Union Cycliste Internationale) fixant un seuil de 6.8 kg. En effet tout vélo possédant un poids inférieur engendra une disqualification immédiate du coureur. Néanmoins l’innovation incessante du vélo amène à de nombreuses spéculations envers l’évolution de cette règle extrêmement restrictive.

Ainsi, pour obtenir une performance optimale d’un cycliste nous devons avoir recours à un cadre en carbone dû à son extrême légèreté. En effet, la réduction du poids de l’équipement amoindri les efforts de la part du cycliste pour faire avancer le vélo étant donné que l’énergie humaine nécessaire diminuent en fonction du poids. Par ailleurs, ce poids ne doit pas excéder 6.8 kg pour un cycliste professionnel.

Nous verrons donc dans une seconde partie les les techniques d’aérodynamisme sur le vélo afin de connaître un meilleur résultats.

Rallyedelafrance |
ASCV Pétanque |
USO Bezons Basket |
Unblog.fr | Créer un blog | Annuaire | Signaler un abus | contre-pied...carré
| French Stallions
| First Pick