Effets du design sur la vitesse?

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J'aimerais en savoir plus sur la manière dont le design d'un vélo affecte sa vitesse (supposons un vélo normal à deux roues avec engrenages).

  • Puis-je supposer que le poids a peu d’effet, sur un terrain plat, sauf lors du démarrage et de l’arrêt? Si non, pourquoi pas: quel est l'effet et quelle est sa taille?
  • Les deux facteurs les plus importants sont la résistance au vent et la résistance au roulement des pneus?

Pouvez-vous m'indiquer des données pour ce qui précède:

  • Résistances au roulement pour différents types / tailles de pneus à différentes vitesses
  • Résistances au vent pour différentes positions de pilote à différentes vitesses

Quelle différence y a-t-il spécifiquement entre un pneu de 700 x 23 mm et un pneu de 700 x 32 mm à 90 psi?

wheels design speed ChrisW
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Une autre chose qui semble pertinente, même si je ne sais pas comment vous pouvez le quantifier, c'est à quel point il est facile pour le coureur de pousser la puissance dans les pédales. Sur ma machine à café, je me trouve dans une position très verticale et il est difficile d’y injecter de la puissance (en partie parce que je ne peux pas utiliser mon corps supérieur de manière efficace). Sur mon vélo de route, je peux transférer mon énergie plus efficacement.
Sixtyfootersdude
La résistance au roulement sera probablement plus faible sur le pneu le plus large (à psi identique), mais la résistance au vent sera plus élevée sur ce pneu plus large et, à des vitesses plus élevées, cette résistance sera un facteur plus important. Il n'y a pas de formule générale, cela dépend de plus de détails de construction que de la taille.
freiheit
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Si vous souhaitez vraiment entrer dans les détails, je vous recommande vivement de vous procurer un exemplaire de Bicycling Science ( mitpress.mit.edu/catalog/item/default.asp?ttype=2&tid=10063 ).
Lantius

Réponses:

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J'aime utiliser un excellent calculateur d'énergie pour répondre à des questions comme celles-ci. Jouez avec les chiffres et vous pourrez voir les effets exacts sur la résistance au vent de différentes positions du conducteur ou du changement de type de pneu.

En bref, aux vitesses de course, la résistance au vent nécessite de loin le plus de puissance à surmonter. Cela représente entre 85% et 90% de votre dépense énergétique globale. Par exemple, avec cette calculatrice, il faut un coureur complètement accroupi de 150 lb environ 650W pour maintenir un rythme de 35 mph. Supprimez entièrement la résistance de l'air et il ne nécessite qu'une étonnante puissance de 50W. À la même puissance (650W), sans résistance de l'air, le même pilote pourrait atteindre une vitesse ridicule de 475 mph.

Sheldon couvre également le sujet en fournissant une excellente ventilation coûts-avantages pour diverses améliorations aérodynamiques. Et Wikipedia affirme que "réduire le poids d'un vélo de 1 lb… aura le même effet sur 40 km d'essais contre la montre sur un terrain plat que de supprimer une saillie de la taille d'un crayon".

Stephen Touset
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Dans le contexte, la dernière phrase implique que réduire le poids est moins important que d'améliorer l'aérodynamisme.
ChrisW
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Comme d'autres l'ont mentionné, la résistance de l'air est un facteur important. Si vous regardez la formule de calcul de la traînée , vous verrez que la traînée est une fonction du carré de la vitesse. Cela signifie que la traînée un 5 mph serait 25 fois la traînée à 1 mph et la traînée à 10 mph serait 100 fois la traînée à 1 mph. Pour 30 mph, vous avez 900 fois la traînée de 1 mph, même si vous allez seulement 30 fois plus vite.

Il est également intéressant de noter que l’air plus froid provoque en réalité plus de résistance car il est moins fluide que l’air chaud. Donc, à mesure que la température baisse, votre résistance à l'air augmente. De ce fait, les éoliennes produisent davantage d’électricité dans les climats froids, en supposant que la vitesse du vent soit la même.

Kibbee
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Je vais deviner que l’air froid est plus ou moins aussi fluide (visqueux) que l’air chaud, mais que cet air froid provoque plus de résistance parce qu’il est plus dense.
ChrisW
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Notez que bien qu’elle soit impraticable pour la plupart des utilisations, les chiffres de vitesse pour le profilé et d’autres conceptions très aérodynamiques sont bien supérieurs à tout ce qui peut être obtenu avec un vélo "normal". Plus tu vas vite, plus tu pousses d'air.

Les vitesses ultimes de la moto peuvent être obtenues grâce à la "stimulation du moteur", dans laquelle le cycliste roule dans la "bulle" aérodynamique derrière un véhicule rapide comme un camion ou une locomotive. Ces motos sont tellement calées qu'elles sont impossibles à glisser à basse vitesse et elles ne sont décidément pas légères ...
illustre bien l'importance de la résistance de l'air.

M. Werner
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Oui, mais les motos gagnent en résistance grâce au vent, car le flux d’air est conçu pour les pousser. Donc, ils ne sont même pas vraiment pertinents pour la question "que se passe-t-il s'il n'y a pas de résistance de l'air".