le meilleur rapport de vitesse ?

[invite2de7e248]

Bonjour

Voila une question que je me pose à chaque fois que j'utilise un vélo : "Quels sont les paramètres qui permettent de choisir la meilleur multiplication/démultiplication de vitesse pour utiliser notre énergie le plus efficacement ?"

J'arrive bien à sélectionner la bonne vitesse pour ne pas trop forcer ou ne pas avoir l'impression de pédaler dans la semoule... ... mais mathématiquement ça veut dire quoi ?

En gros nous sommes sur un vélo qu'un simple moteur qui ne peut délivrer qu'une puissance constante...

Si vous pouviez m'aider qu'est ce qui détermine physiquement l'utilisation de tel rapport de vitesse plutôt qu'un autre... j'arriverai à moins me poser de question quand je fais du vélo

Merci
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[invite752e4cdf]

Très bonne question. Je me la suis également posée, et j'attend avec curiosité les réponses.

Cordialement.

[invite6dffde4c]

En gros nous sommes sur un vélo qu'un simple moteur qui ne peut délivrer qu'une puissance constante...

Bonjour.
Pas tout à fait. Nous pouvons délivrer une puissance très élevée pendant peu de temps. Mais en vélo il faut livrer la puissance que l'on est capable de délivrer pendant tout le temps que l'effort doit durer. Donc chacun doit adapter la puissance délivrée (en réglant la vitesse) à ses capacités et à la durée prévue.
Au revoir.

[invite752e4cdf]

lpfr,
tu parles d'adapter la puissance délivrée, mais à vitesse égale des roues, la puissance est exactement la m^me qq soit le rapport utilisé. La puissance étant la force x la vitesse, en changeant de rapport tu augmentes l'un au profit de l'autre. D'où la question qu'est-ce qui fait qu'un rapport est moins efficace qu'un autre et nous pousse à changer?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2de7e248]

Merci je disais cela pour simplifier le problème

Je pense qu'il n'est pas utile de compliquer le problème avec des données tel que l'inclinaisaison de la chaine sur le vélo, des déperditions énergétiques du roulement à bille et de l'engranage, etc...

[stefjm]

lpfr,
tu parles d'adapter la puissance délivrée, mais à vitesse égale des roues, la puissance est exactement la m^me qq soit le rapport utilisé. La puissance étant la force x la vitesse, en changeant de rapport tu augmentes l'un au profit de l'autre. D'où la question qu'est-ce qui fait qu'un rapport est moins efficace qu'un autre et nous pousse à changer?

Le rendement énergétique du bonhomme?
Comme pour un moteur, le rendement doit passer par un maximum pour un régime donné.

[invite2de7e248]

Je vais tenter de transformer ma question en problème de physique pour voir si j'ai plus de réponses :

Soit un modèle réduit comprenant :
- un moteur électrique fonctionnant avec une puissance et une vitesse constantes ou ... fonctionnant pas.
- une boite de vitesse "magique" avec un nombre de rapports infinies et continues
- des roues pour roulées
- une masse fixe
- une force de pénétration dans l'air.
- une route sous ces roues avec un contacte parfait.

Voilà maintenant j'aimerai savoir comment doit évoluer la rapport de vitesse (la boite de vitesses) pour que la petite voiture parcours en ligne droite une certaine distance le plus rapidement possible.

[obi76]

lpfr,
tu parles d'adapter la puissance délivrée, mais à vitesse égale des roues, la puissance est exactement la m^me qq soit le rapport utilisé.

Exact. Or pour la même vitesse de roue, il te faudra pédaler plus vite ou moins vite selon le rapport engagé.
De plus il y a des frottements (roues et pédalier), ainsi que des forces inérentes au fonctionnement des jambes qui sont des pertes.
Il sagit donc de regarder la puissance dépensée sur la puissance réelle "récupérée" par le vélo (c'est l'inverse du rendement). Il faut que celui-ci soit minimum (l'inverse).

En bref on va avoir deux fonctions (puissance reçue par le vélo en fonction de la puissance fournie aux roues), (puissance fournie aux roues en fonction de la puissance fournie par les jambes), il faut diviser l'un par l'autre et trouver le minimum.

Voili voilou, je présume que ça se calcule tout ça...

[invite61c21e86]

il faut mieux pedaler le plus vite possible, et donc avoir le rapport le plus petit (ou le plsu grand, ca depend dans quel sens on le prend....)

il faut mieux un effort petit mais repete plutot qu'un effort tres important et tres grand mais frequents. enfin ca, c'est d'un point de vut biologique!

a+

[invite2de7e248]

Donc en simplifant encore plus le problème, on peut dire que mon systeme moteur + boite de vitesses-continues n'est rien d'autre qu'un simple moteur à puissance constante pouvant varier sa vitesse.

Note : c'est une représentation plus simple mathématiquement. Mais matièrement parlant cela ne doit pas exister. Mais si vous connaissez un tel moteur n'hésitez surtout à en parler

Ainsi si on imagine ce moteur sur quatres roues à l'arrêt sur une pente... on constate facilement que
- il existe une vitesse moteur 'v' qui permettra de compenser la gravité
- que toutes vitesses < à 'v' fera avancer le véhicule
- une seule vitesse moteur comprise entre 'v' et 0 permet d'obtenir une vitesse 'm' maximale du véhicule.

Les choses prennent forme dans ma tête

Il faut donc prendre en compte la gravité et bien sûr la pseudo-force d'inertie du véhicule et normalement j'ai de quoi résoudre mon problème.