La physique du vélo

[darkwhite]

Salut à tous,

Pendant mes vacances, j'ai eu la bonne idée de transpirer sur mon vélo pour grimper les cols pyrénéens.
Dans un moment de lucidité j'ai essayé de montrer dans ma tête en manque d'oxygène le fait, assez ordinaire, suivant:
En descente, une personne plus lourde dépasse celle de masse inférieure. C'est bien net.
J'ai d'abord négligé les frottements de l'air car il me semblais que la seule gravité pouvait expliquer ça quand même ...
Or que ce soit en appliquant la conservation de l'energie mécanique ou en projetant le PFD sur l'axe d'une descente representée par une droite inclinée d'un angle alpha par rapport à l'horizontale, je trouve une equation diff (la même ouf ...) où la masse se simplifie, à savoir

x'(t) = g*sin{alpha}*t
Avec x' vitesse du vélo sur la pente.

Or M est absent ?!! Il faudrait considérer les frottements de l'air pour expliquer que mon oncle de 90kg est plus rapide que moi ?

Ou est la grossière erreur qui manque s.v.p
Merci à vous, soyez indulgent.
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[Thorin]

Expliquer ça par les frottements de l'air ne me choque pas plus que ça.
Après, il y a aussi d'autres effets : un poids plus important peut provoquer plus de frottements dans le vélo, etc...

Par contre, ça ne devrait pas te choquer, que M n'apparaisse pas dans un modèle simpliste : on est dans ce cas très proche de la chute libre, et je te rappelle qu'une boule de bowling et une plume, en chute libre, vont à la même vitesse !

[Castitatis]

ça vient des frottements, quand tu fais le bilans des forces, en supposant les forces de frottements peu différentes pour le type léger de celles pour le type plus lourd, le poids lui change beaucoup plus lui.

[invitec62348c2]

je pensais à une autre possibilité...

Je doute que le frottement de l'air y soit pour quelque chose, en tout cas à faible vitesse. Les frottements mécaniques peut-etre, mais elles sont au désavantage du gros. Je pense que une personne plus lourde pédale simplement avec plus de force, même proportionnellement à sa masse. Il exerce cette force dans la même direction que le poids.

Intuitivement, si on veut maximiser la différence de vitesse, on peut justement penser à la chute libre. Quand on commence à tomber et qu'on ne va pas encore très vite, on peut négliger les frottements et la vous tombez à la même vitesse. Ce qui veut dire que si vraiment il y a une différence lorsque vous descendez une pente, elle doit se trouver dans le fait que vous êtes à vélo. Puisque les frottements mécaniques du vélos sont équivalents ou plutot en désavantage du plus gros, c'est que la différence vient de la personne.

Si tu veux creuser, cherche plutot dans la façon dont on avance en vélo

[A voir en vidéo sur Futura]

[erff]

Bonjour,

Oui seuls les frottements expliquent ce fait : la surface offerte par 2 personnes de masse différentes est quasi la même, donc ils subiront les mêmes frottements visqueux...sur le + léger, ils auront + d'effet...forcément...ceci est valable si on met les 2 personnes sur un même vélo, dont les pertes mécaniques sont indépendantes de la masse du cycliste.

Par contre, d'après mon expérience, ce qui joue le plus c'est la nature de vélo (donc en fait les frottements mécaniques dans la transmission, et le frottements des roues). Un type de 50kg sur un vélo de course ira largement + vite en descente qu'un type de 90kg sur un vtt...(et en montée jt'en parle même pas)

[Sifo-Dyas]

Bonjour

Le plus lourd va plus vite en descente, c'est une évidence. Démontrée par le calcul, vérifiable par l'expérience.

La chute libre est différente de la chute dans l'air ou autre fluide. Une plume ne tombera pas à la même vitesse qu'une bille de même masse si cela se passe dans l'air. Dans la chute libre dans l'air, il faut prendre en compte la résistance de l'air, qui dépend de la surface frontale, du coefficient de pénétration dans l'air et du carré de la vitesse.

Il y a donc une vitesse limite (comme le constate tout cycliste qui prend les descentes sans pédaler), voir ici, .

Les masses augmentent avec le cube des longueurs alors que les surfaces n'augmentent qu'avec le carré des longueurs, donc plus la masse augmente, plus le rapport m/S augmente ; le gros a une vitesse limite plus élevée, à cette vitesse, le mince doit pédaler.

Si le gros s'habille avec une doudoune ou un poncho, place des sacoches vides sur son vélo, monte des pneus de 2 pouces mal gonflés et se tient plus droit, il aura sans doute une vitesse limite plus faible que le mince qui s'habille en cuissard, utilise un vélo sans fioriture chaussé de pneus fins et gonflés à fond et adopte une position de recherche de vitesse (surface diminuée, cx augmentée).

Mais à même équipement et position à peu près équivalente, c'est sans souci que le gros va plus vite en descente. L'expérience est facile à réaliser : même descente, même vélo, même bonhomme, mais dans un cas des sacoches vides, dans l'autre 15 ou 20 kg de charge. On n'est plus dans le même monde. Personnellement, adepte des vacances à vélo, je m'amuse comme un fou dans les descentes quand je suis chargé. J'atteins sans pédaler des vitesses impossibles à vide.

Bref, tu devrais laisser sur place ton oncle dans les montées , mais il devrait te rejoindre dans les descentes. Ou presque.

Il serait d'ailleurs intéressant de calculer selon la masse à monter, le dénivelé positif du col et les frottements divers, quelle serait à puissance égale ton avance en haut du col et quelle serait la différence de vitesse maxi (sans pédaler) en descente pour savoir qui est avantagé. Vu la recherche drastique de faible masse chez les pro du cyclisme, il est évident que le mince doit être avantagé au final.

[invitec62348c2]

2 personnes de masse différentes est quasi la même, donc ils subiront les mêmes frottements visqueux...sur le + léger, ils auront + d'effet...forcément...

Ah oui, c'est un point que j'ai manqué, bien, bien, bien

[verdifre]

bonjour,

dont les pertes mécaniques sont indépendantes de la masse du cycliste.

oui mais les pertes mecaniques ne sont pas independantes de la masse du cycliste, ces pertes mecaniques sont même pas mal documentées il s'agit du Crr ou coefficient de roulement
tu peux trouver une description complete du probleme ici
http://bgc77.org/theorie_velo.pdf
fred