Parlons vélos. Mais pas n’importe quels vélos : ceux qui sont utilisés par les professionnels et que l’on peut aussi s’acheter. Grâce à Vincent Dolique, ingénieur de recherche au CNRS et spécialiste de la physique des matériaux et des sciences du sport, vous allez découvrir pourquoi certains vélos dépassent le prix d’une voiture de luxe et atteignent des pointes de vitesse à plus de 70 km/h.
Mécanique, aérodynamique, biomécanique, microélectronique : des années de recherche dans beaucoup de domaines ont transformé en profondeur les performances et le confort des vélos.
L’idée première, lorsqu’on est sur un deux-roues, est de rouler plus vite en faisant le minimum d’efforts. Pour avancer, on doit transformer une énergie de rotation (le mouvement de vos jambes) en énergie de translation (le mouvement du vélo). On veut que toute l’énergie que produisent nos jambes se retrouve dans nos roues. C’est le même principe pour un perchiste qui court très vite pour aller très haut : plus il ira vite et plus il ira haut, grâce à sa perche. Il transformera de l’énergie de vitesse (l’énergie cinétique), en énergie de hauteur (en termes scientifiques : énergie potentielle).
En vélo, on veut aussi transformer de l’énergie provenant de nos jambes en énergie cinétique (vitesse). Et c’est là que tout se complique ! Pour transformer cette énergie, on va avoir besoin de pédales, d’une chaîne, d’un cadre, de roues… Or, sur chaque élément se produisent des frottements et des déformations qui vous font perdre de l’énergie. Comparez cela au système de dynamo présent sur les vieux vélos. Pour que l’ampoule puisse s’allumer, une petite dynamo fixée contre la roue avant entraîne un alternateur qui produit du courant. Ces mêmes frottements entre la dynamo et la roue qui contribuent à produire de l’électricité sont de l’énergie perdue pour avancer. Vous avancez bien moins vite avec l’alternateur en marche !
On commence donc par appuyer fort sur les pédales. Pour que ces pédales tournent, il faut des roulements, présents dans le moyeu. Ici se présente l’une des principales sources de frottements sur un vélo. Ces roulements sont un système de billes coincées entre deux gorges qui permettent le mouvement de rotation. Plus ces billes frottent et plus vous perdez d’énergie. C’est pourquoi on a récemment remplacé les roulements en acier par des roulements en céramique, qui ont un coefficient de frottement plus faible. Certaines études annoncent environ 2% de moins. Aucune utilité pour ma balade du dimanche, mais très important pour un cycliste professionnel sur piste."
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