Pourquoi des roues légères ?

Designing INCISIV

Lorsque nous avons designé INCISIV, nous avons voulu déterminer les facteurs prédominants ayant un impact sur la performance.

Discutons ici 2 de ces facteurs qui ont particulièrement retenu notre attention : l'inertie et la vitesse relative accrue au niveau des roues.

Puissance et inertie pour un cycliste

Pour tout type de pratique cycliste, se déplacer implique de vaincre une résistance qui est due à 3 phénomènes distincts : la trainée aérodynamique, le coefficient de roulement proportionnel au poids et le changement d’énergie potentielle lorsqu’on s’élève.

À cela il faut rajouter le rendement mécanique car il y a des pertes par friction interne de la chaîne.

Oú:

La puissance requise pour propulser un rouleur et son vélo augmente proportionnellement à la vitesse de déplacement et peut donc être résumée par l’équation suivante :

Oú:

P = puissance
V = vitesse de déplacement
ρ = masse volumique de l'air
S = surface frontale
Cx = coefficient aérodynamique
m = masse totale du cycliste, du vélo, et de tous les équipements embarqués
g = accélération gravitationnelle
Cr = coefficient de résistance de roulement
h = gain vertical

Dit autrement, la puissance nécessaire à l’avancement est équivalente à la vitesse de déplacement multipliée par la somme de : la trainée aérodynamique, la résistance de roulement et la résistance due au dénivelé.

Pour un cycliste se déplaçant sur le plat, par exemple à 38 km/h, cela donne environ :

V = 38 km/h or 10.55 m/s
ρ = 1.23 kg/m³
S = 0,42 m²
Cx = 0.56
m = 75 kg (cyclist) + 7 bike = 82 kg
g = 9,81 m/s²
Cr = 0.004
h = 0 m

P = [0.5*1.23*0.42*0.56* 10.55³ ] + [82*9.81*0.004*10.55] + [82*9.81*0*10.55]
P = [170] + [34] + [0] = 204.1W
P = 204.1*η  =  204.1*0.98  =  200W

Mais cette équation n'est valable qu'à une vitesse constante !

En effet, lors de l'accélération ou de la décélération d’une masse, suivant la 1ère loi de Newton, cette masse exercera une force opposée à ce changement de vitesse. C’est la loi d’inertie.

Pour une roue, la majeure partie de cette force d’inertie est contenue dans le Moment d’Inertie.

Moment d'Inertie

Le Moment d'Inertie peut être donné par :

Oú:

I = Moment d'Inertie
m = masse
R = rayon (distance entre l'axe de rotation et la masse en mouvement, distance proche du rayon).

Tous les utilisateurs d'un puissance-mètre acquiesceront : la puissance est rarement constante. Bien sûr, puisque l'on n'arrête pas de relancer le vélo à la sortie d'un virage, lors d'un sprint, pour se lancer à l'approche d'une côte, etc.

Ajouté à cela, la puissance est produite par deux jambes : elle est donc produite par à-coups à une fréquence équivalente à la cadence de pédalage.

La constance de la puissance d’un cycliste est appelée «efficacité du coup de pédale».