Pourquoi la réduction du poids du vélo a-t-elle un tel impact sur les vitesses?

J'essaie de comprendre la physique du poids du vélo. Je viens de passer d'un vélo de route de 11 kg à un vélo de 8 kg (évidemment, il y a beaucoup plus de facteurs et de différences entre les 2 vélos que le poids), et j'ai remarqué l'avantage d'un poids réduit. Mais je ne suis pas sûr de le comprendre.

Disons par exemple que mon poids combiné est de 8 + 75 pour un poids total de 83 kg. La différence entre cela et 86 kg est minime, mais cela fait une différence apparemment au-delà de ce à quoi je m'attendais.

En supposant que je puisse égaliser le poids total en portant un sac ou un sac de selle / bidon particulièrement lourd) de sorte que le poids combiné puisse être le même, pourquoi le vélo plus léger est-il toujours plus rapide?

J'ai lu quelque chose sur la masse en rotation, ce qui semble indiquer que cela n'a rien à voir avec votre poids combiné perçu par la gravité, mais avec l'effort de levage équivalent des pièces mobiles, à savoir vos roues, et en fait c'est le poids des roues qui est le facteur majeur car vous devez en effet soulever la moitié de la roue pour produire un élan vers l'avant. S'agit-il d'une sorte d'effet gyroscopique selon lequel plus il est facile de tourner votre roue plus vite vous allez?

Les deux "traînées" majeures sur un vélo, sur un sol plat, sont la résistance au roulement des pneus et la résistance au vent du vélo et du cycliste.

En général, jusqu'à un certain point, un pneu avec une pression plus élevée aura une résistance au roulement plus faible, tout comme un pneu avec une bande de roulement plus lisse. La largeur des pneus entre également en ligne de compte, mais surtout en ce qui concerne la façon dont elle influence la pression et la bande de roulement.

La résistance au vent est affectée par la largeur des pneus, le nombre de rayons, la taille des chambres à air et la position du pilote. Généralement, à mesure que la «racie» d'un vélo augmente, la largeur des pneus et le nombre de rayons diminuent et la position du pilote devient plus sujette (et donc plus aérodynamique). La taille du tube n'a pas tendance à varier beaucoup (et peut même augmenter au fur et à mesure que vous allez en acier-> aluminium-> carbone) mais cet effet est léger et les différences subtiles dans la conception du cadre peuvent être plus importantes.

Il peut également y avoir des changements ergonomiques - par exemple, la position de conduite plus encline, bien que plus fatigante, est souvent un peu meilleure pour la puissance de sortie maximale.

La qualité du roulement ne fait guère partie du tout. Même les roulements cheapo ont de très faibles pertes, et la différence de traînée entre eux et les roulements haut de gamme n'est probablement pas mesurable. (La plus grande différence réside dans la durabilité.)

Le poids du vélo n'entre dans l'équation que lorsque l'on doit "grimper" (et dans une très faible mesure pour la résistance au roulement), mais bien sûr, il est rare d'avoir un itinéraire qui ne monte / descend pas de 0,5% environ la plupart du temps . Ce 0,5% augmente la puissance nécessaire pour maintenir une vitesse constante d'environ 10% sur un parcours à niveau mort. Mais la différence de 3 kg entre les deux vélos ci-dessus équivaudrait à une différence de puissance d'environ 0,4% sur cette pente de 0,5%.

Une partie de la physique est simple. Pour déplacer un objet de masse m sur une pente, il faut un travail proportionnel au poids. C'est la masse multipliée par l'accélération gravitationnelle multipliée par le déplacement W = mgd . Donc, pour le vélo plus lourd, cela nécessite plus de travail. Il nécessite également plus de puissance moyenne pour la soulever sur la même montée dans un ensemble de temps fixe.

Mais si dans votre expérience avec les mêmes poids, cet effet physique n'est pas là, c'est juste une perception ou un autre phénomène physique. Cela se limite également à l'escalade.

L'accélération angulaire de vos roues est un facteur que vous accélérez. Lorsque vous appliquez un couple pour augmenter la vitesse angulaire de la roue, le moment d'inertie est un facteur. Il s'agit essentiellement d'un compte rendu de la masse et de sa distance par rapport à l'axe. Pensez à un patineur artistique qui tourne avec les bras tendus puis les tire pour tourner plus vite. La gravité sur les roues est une considération distincte, décrite ci-dessus.

Un autre phénomène physique en jeu pourrait être la traînée aérodynamique. Dans les modèles les plus simples, cela est proportionnel à la section transversale, à la vitesse au carré et au coefficient de traînée. Certains disent qu'un vélo plus lourd avec de meilleures performances aérodynamiques fonctionne plus efficacement dans l'ensemble. Étant donné le poids combiné avec le pilote, cela pourrait être vrai à des vitesses suffisantes.

Enfin, il pourrait y avoir une variété de facteurs d'ajustement sur le vélo plus léger qui le rendent plus facile et plus efficace pour vous. Il se peut même que l'ajustement vous place dans une position plus avantageuse sur le plan aérodynamique. Mais vous vous sentirez mieux sur un vélo bien ajusté.

Essayez le nouveau vélo avec les vieilles roues et un sac chargé. Si ça se sent encore plus vite, ça doit être parce que ça vous va mieux.

Ce qui suit est la science indésirable:

Le frottement dynamique sur les surfaces mobiles entre en jeu - je mettrais $ sur le fait que le 8 kg a des composants de meilleure qualité et donc portant que le vélo de 11 kg ..... Rien à voir avec le poids, mais en cyclisme, le poids et la qualité sont inextricablement liés

Les pertes mécaniques dans un groupe motopropulseur de vélo sont minimes - et lorsque vous courez vite au niveau, la plupart du travail est contre la résistance à l'air, ce qui signifie que vous n'obtenez la racine carrée du gain que comme un changement de vitesse. Donc, la différence entre un assez bon vélo et un excellent dans ce domaine sera quelque chose comme le sqrt de 1.01 ...

Les pneus sont un autre facteur - je suis certainement plus rapide sur mon vélo de route en fibre de carbone léger que mon vélo de banlieue en acier lourd, mais le vélo de route a des pneus légers de 23 mm à 110 psi, par rapport à des pneus de 32 mm beaucoup plus lourds (résistants à la perforation) à 80 psi sur le trajet. Je soupçonne donc que la majeure partie de la différence réside dans les roues (et une position plus aérodynamique sur le vélo de route). - Johnny 21 octobre 13 à 19:51

Semi indésirable. Le vélo de banlieue peut avoir des pneus RR plus élevés, car un coureur sera démarré pour la vitesse et un banlieue pour la protection contre les crevaisons et la durabilité des pneus - mais lorsque la conception des pneus est la même, la résistance au roulement PLUS BAS est plus large!

La rigidité entre également en ligne de compte. Plus la zone BB est rigide, moins la puissance perdue pour le flex du cadre. Combien, je ne pourrais pas dire. Mais la réduction de la masse pour l'escalade, l'augmentation de la rigidité et la réduction du frottement pour une puissance accrue des roues combinées ajoutent probablement quelque chose de notable

Oui, c'est quelque chose que les magazines de vélo vous disent est une raison d'acheter des vélos CF plus chers à leurs annonceurs. Mais les tests de laboratoire ne l'ont pas montré. En fait, les cadres flexibles peuvent être plus rapides en particulier en escalade - car le flex fait que le cadre agit comme une transmission de puissance de lissage du ressort

http://janheine.wordpress.com/2011/02/27/a-journey-of-discovery-part-5-frame-stiffness/

http://bikemagic.com/how-to/mountain-bike-maintenance/stiffness-and-the-sean-kelly-paradox.html

... Les vélos super rigides sont excellents pour les sprinters élites, mais pour tout le monde un gaspillage d'argent coûteux et inconfortable.

L'accélération angulaire de vos roues est un facteur que vous accélérez.

C'est un facteur, mais incroyablement minuscule. De toutes les choses stupides que les cyclistes croient au sujet des performances, l'idée que le poids des roues a un effet important est probablement la plus stupide parce que tout le monde a vu des preuves du contraire. Lorsque vous travaillez sur vos dérailleurs et que vous tournez les pédales, y a-t-il une grande résistance à la vitesse de la roue? Non, c'est instantané. Et si vous portez une paire de gants en cuir, vous pouvez arrêter une roue de bouger au régime pendant 20 mph avec une brosse de vos mains. Ces deux choses sont dues au fait que l'énergie requise pour faire tourner la roue est minuscule. (Il y a une formule pour cela - vous étiez censé l'avoir appris au lycée!)

Le pire des cas pour une roue est qu'elle nécessite le double de l'énergie de la masse non tournante pour l'énergie cinétique. Donc, pour des roues de 2 kg, un cadre de 10 kg et un pilote de 50 kg, cela fait 4 à 10 à 50. Les effets de la masse des roues deviennent encore plus petits lorsque vous considérez un boîtier réaliste avec des forces résistives.

J'essaie de comprendre la physique du poids du vélo. Je viens de passer d'un vélo de route de 11 kg à un vélo de 8 kg (évidemment, il y a beaucoup plus de facteurs et de différences entre les 2 vélos que le poids) , et j'ai remarqué l'avantage d'un poids réduit. Mais je ne suis pas sûr de le comprendre.

..Vous n'avez donc pas du tout remarqué de différence due au poids. Vous l'avez supposé, car c'est ce que le marketing du vélo vous dit de faire.

Je suppose que vous avez connu un mélange de placebo et de résistance à la réduction de roulement - des pneus de même largeur et de même catégorie peuvent varier d'environ 50% en RR.

En fait, cela n'a pas un grand impact sur la vitesse. Gardez à l'esprit que lorsque vous roulez, ce n'est pas seulement le poids du vélo que vous utilisez. C'est aussi le poids du cavalier et tout ce que vous portez. Lorsque vous ajoutez cela, perdre quelques kilos est rarement plus qu'une réduction de poids totale de 5%, généralement plus comme 1-2%.

Si vous pensez que déposer une livre sur un vélo fait une énorme différence, la prochaine fois que vous sortez, jetez une bouteille d'eau pleine sur votre vélo et voyez si vous devenez soudainement beaucoup plus rapide. Tu ne le feras pas. Les résultats de la course le confirment. Jetez un œil à la vitesse moyenne du Tour de France 2012 et du Tour de France 1982. Au cours de cet écart de 30 ans, le vélo moyen a perdu plus de 6 livres (25-30%!) En poids, mais les vitesses moyennes ont augmenté de moins de 1 mph. Gardez également à l'esprit que les vélos sont également devenus plus aérodynamiques, les équipes sont devenues plus coordonnées dans leurs tactiques (grâce aux radios et aux retransmissions télévisées en direct dans les voitures des équipes), les coureurs s'entraînent désormais avec plus de précision (pas de wattmètres en 1982) et les coureurs viennent dans le Tour mieux reposé en raison d'un calendrier de course plus court.

Les vélos légers sont plus légers en grande partie grâce à un effet placebo. De plus, si un vélo est plus rapide, il est difficile de dire si cela est dû au fait qu'il est plus léger. La seule façon de vraiment mesurer cela serait de prendre deux vélos absolument identiques et d'ajouter du poids à un, puis de faire un test en double aveugle avec des données capturées sur un wattmètre. Les gens ont fait ces études et les résultats ont montré que le poids n'est pas le plus important pour la plupart d'entre nous.

Cela dit, les vélos plus légers sont plus amusants. Ils le sont. ;)