Force et couple exercés par un cycliste
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Force et couple exercés par un cycliste



  1. #1
    invitef7c81671

    Force et couple exercés par un cycliste


    ------

    Bonjour,
    pour un projet d'euro si, je dois calculer la force produite par le cycliste pour qu'il puisse partir avec différents braquets. Avec mon prof, nous avons d'abord calculer cette force simplement avec la relation :

    Ft=P*sin alpha.

    Après quelques recherche, j'ai pu modifier la relation en rajoutant la force de frottement (Fr) et celle de l'air (Fa), on a aussi Fg qui est l'ancienne relation (Ft=Fg=P*sin alpha).

    J'obtient donc :

    Ft=Fg+Fr+Fa=P(Cr+sin alpha)+(1/2*rho*S*Cx*v²)

    avec pour valeurs d'exemple :

    -Cr (coefficient de roulement = 0.004)
    -rho (densité de l'air = 1.225 à 0m)
    -S (surface de l'air frontale = 0.425m² pour un cycliste de 1.75 et 70kg)
    -Cx (coefficient aérodynamique = 0.800 pour un cycliste moyen)

    Puisqu'on recherche la force au démarrage, on élimine par conséquent Fa (on suppose que le vent est nul et on est à l'arret)

    Pour calculer la puissance nécessaire, on pose:

    P=Ft*v

    Or le problème est que le braquet n'entre pas en jeu ici... Or il suffit de monter sur un vélo pour se rendre compte que partir avec un braquet de 53x11 ou 38x25 ce n'est pas tout à fait la même chose. Y-a-t il donc une autre expression dans laquelle on intègre Ft afin de mettre en jeu le braquet ?

    De plus, comment peut-on faire pour calculer la puissance nécessaire au démarrage alors que la vitesse est nulle et donc on obtient P=0.

    Merci d'avance pour vos réponses et vos commentaire quant aux calculs que j'ai réalisé.

    -----

  2. #2
    invitecaafce96

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    Bonjour,
    Il y a des choses qui manquent dans votre étude , et des erreurs , par exemple :
    On ne parle pas de couple, de longueur de manivelle ...
    La puissance, ce n'est pas le produit d'une force par une vitesse...
    Au démarrage, la puissance nécessaire va dépendre de l'accélération que va prendre le cycliste et son vélo ...
    Mais la puissance est limitée par celui qui pédale ...

  3. #3
    invitef7c81671

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    Bonjour,
    en fait j'ai trouvé les relations précédemment cités sur ce topic : http://forums.futura-sciences.com/ph...de-couple.html
    c'est également là que j'ai trouvé la relation concernant la puissance qui après d'autres recherche semble bien s'écrire P=F*v dans le cas d'une force F se déplaçant à une vitesse v donnée.

    J'ai également trouvé ce site très bien fait : http://www.piednoir.com/4.14.Frequen...20pedalage.pdf
    sur lequel on trouve une relation liant la force exercée par le cycliste (F), les forces à vaincre (Fv), le braquet utilisé (Br), le rayon de la roue (r) ainsi que la longuer de la manivelle (M). Cette relation étant:

    F=Fv*Br*r/M

    J'imagine que Fv est en fait : Fv=Fg+Fr+Fa. Ce serait donc Fv=Ft (voir précédant topic). Et Fv serait en fait la force qu'exerce la roue sur la route et non la force que le cycliste exerce sur la pédale.

    Cela est-il plus correct.

    Merci

  4. #4
    invitecaafce96

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    bonjour,
    Pour la relation de puissance, c'est bon ( c'est juste que je ne l'aime pas ...).
    Après, quelle est exactement votre question ?

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invitef7c81671

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    La question est :
    Est-ce que la force exercée au démarrage par le cycliste sur sa pédale peut s'écrire avec cette relation ? :

    F=Fv*Br*r/M avec Fv=Fg+Fa+Fr

    Du moins est-ce cohérent ?

    Et est-ce que du coup ce ne serait pas plutôt le couple ?

  7. #6
    invitecaafce96

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    Re,
    Je reformule votre question pour que tout le monde soit d'accord :
    Au démarrage, la vitesse est nulle , il n'y a aucune résistance de l'air , il n'y a pas de roulement, le vélo est en parfait état , il a un rendement de 100% , tout ce que l'on amène au pédalier est rendu à la roue arrière et pourtant, on observe que , selon le braquet utilisé , c'est plus ou moins "difficile" de démarrer . Pourquoi ?

  8. #7
    invitef7c81671

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    Le rapport de réduction est plus important puisque le braquet : Br=menante/menée est plus important lorsque le braquet augmente : menante augmente, menée diminue. Donc dans l'expression F=Fv*Br*r/M on a F qui augmente.
    C'est dû à cela je pense

  9. #8
    invitef7c81671

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    Nouvelle question :

    La force exercée sur le cycliste par l'air Fa est égale à Fa=0.5*rho*S*Cx*v².

    Si le cycliste roule à une vitesse de 25 km/h soit 6.94 m/s sans vent. On a : v=6.94 m/s

    Mais si le cycliste roule à la même vitesse mais avec un vent de 25 km/h venant de face. A-t-on : v=6.94+6.94 m/s ?

    Merci

  10. #9
    invitecaafce96

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    Bonjour,
    Oui, et si le vent vient de l'arrière , le cycliste roule dans un air calme : il ne ressent aucun vent pour cette vitesse précise . Il roule à 25 km/h sans résistance aérodynamique .

  11. #10
    invitef7c81671

    Re : Force et couple exercés par un cycliste

    D'accord je comprends mieux !
    Merci à vous

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