Nous avons mis fin au débat sur la grande roue en sortant les manuels de sciences
Il existe une gamme impressionnante de roues sur le marché, dont la plupart prétendent vous rendre plus rapide et plus efficace. Beaucoup font grand cas de leur légèreté, mais ils expliquent rarement où se trouve la majorité de la masse sur la roue: le moyeu ou la jante ?
Ça nous a fait réfléchir. Si vous aviez deux roues de même poids total et de même conception, mais que l'une avait plus de poids au moyeu et l'autre plus de poids à la jante, qu'est-ce qui vous rendrait plus rapide au cours d'un trajet moyen ? Il est temps de sortir les vieux manuels de physique.
Commençons par l'inertie. Le moment d'inertie fonctionne sur le principe que la masse plus éloignée du centre de rotation est plus difficile à faire tourner que la masse proche du centre de rotation. En cyclisme, bien sûr, le premier désigne la jante, le second le moyeu. La deuxième loi du mouvement de Newton, lorsqu'elle est liée à des objets en rotation, dit α=t/i où α est l'accélération de rotation, t est le couple net et i est le moment d'inertie. En d'autres termes, plus l'inertie est élevée, plus l'accélération est lente pour le même couple.
Marco Arkesteijn, scientifique du sport et de l'exercice à l'Université d'Aberystwyth, propose une autre façon de comprendre l'inertie: Considérez un patineur artistique tournant sur place avec les bras écartés. Ils tournent autour du milieu du corps - la partie qui est immobile. C'est leur centre de rotation. En rentrant leurs mains dans leur corps, ils augmenteront la vitesse de rotation. Ce qu'ils font, c'est diminuer la masse la plus éloignée du centre de rotation, ce qui diminue l'inertie. Comme l'énergie dans le système est constante, il s'ensuit que leur vitesse angulaire augmente.'
En bref, il semble qu'un poids plus faible sur la jante équivaut à des accélérations plus rapides car il faut moins d'énergie pour atteindre une vitesse donnée. Vous pouvez en voir l'avantage lorsqu'un puncheur comme Philippe Gilbert sprinte dans une courte montée - un scénario qui a été vérifié sur la route. Le chef de produit de Mavic, Maxime Brunand, a mené une expérience où il a ajouté 50 g à deux ensembles de roues - à la jante sur un ensemble, au moyeu sur l'autre - et avait une puissance de pilotage jusqu'à 500 watts sur une pente de 10 % et voir combien de temps il leur a fallu pour atteindre 20kmh. "La roue avec un poids de jante supplémentaire a mis cinq fois plus de temps pour atteindre 20 km/h que lorsque la même jante était utilisée sur le plat", dit-il. "En utilisant les roues avec un poids ajouté au moyeu, il n'a fallu que quatre fois plus de temps pour atteindre sa vitesse horizontale équivalente. Essentiellement, sur les collines, l'inertie devient plus importante. » L'équipe française a également observé que sur le plat « il était plus facile de maintenir la vitesse » en utilisant les roues avec un poids supplémentaire à la jante.
L'effet volant
Cela nous amène à l'effet volant. Une jante plus lourde pourrait-elle donner de l'élan à un cycliste une fois à jour, tout comme une roue de locomotive porte de l'élan pour une machine à vapeur? Ondrej Sosenka a battu le record de l'heure en 2005, parcourant 49,7 km. Le coureur tchèque était l'un des plus grands coureurs à avoir jamais couru professionnellement, faisant pencher la balance à 90 kg et mesurant deux mètres de haut. Son vélo record pesait 9,8 kg, y compris une roue arrière de 3,2 kg - la raison étant, a expliqué Sosenka, que même si une roue plus lourde prenait plus de temps pour atteindre la vitesse maximale, une fois sur place, il était plus facile de s'y maintenir. D'un autre côté, Eddy Merckx s'est donné beaucoup de mal pour garder son vélo aussi léger que possible lors de la course sur piste.
Alors qui a raison ? "Dans certains cas, une roue légèrement plus lourde au niveau de la jante peut entraîner un temps plus rapide, comme sur un parcours plat", explique Paul Lew, directeur de l'innovation chez Reynolds Wheels. «Cela peut également profiter à un cycliste qui exerce la majeure partie de son énergie sur le coup de pédale vers le bas. La roue plus lourde peut aider à combler la force manquante dans la partie arrière et vers le haut de la cadence en transportant l'élan de la roue jusqu'à la course descendante. '
Alors, cela vaut-il la peine que Sir Brad charge sa jante de plomb lorsqu'il tente le record de l'heure en juin? Et qu'en est-il pour les cyclistes normaux sur la route ? "Bien qu'il soit vrai qu'une roue légèrement plus lourde peut entraîner un temps plus rapide sur un parcours complètement plat, c'est l'exception, pas la règle", déclare Lew. Sur la plupart des trajets sur route, le poids supplémentaire s'avérera un obstacle plutôt qu'un avantage: « En fin de compte, l'élan généré par une roue utilisée dans le but de créer un effet de volant d'inertie pour augmenter la vitesse a un coût pour le cycliste. Le cycliste réalisera moins de retour et de bénéfice que le coût de l'effort. Le coût ne l'emportera pas sur le gain.'
Qu'en est-il des roues plus petites ?
Il semble que l'effet volant d'inertie des jantes lourdes ne rapporte des dividendes que dans des circonstances très spécifiques, alors que la réduction du poids des jantes peut avoir de réels avantages à chaque montée ou accélération. Et parce que l'inertie augmente à mesure que la masse s'éloigne du moyeu, y a-t-il un argument pour que nous utilisions tous des roues 650c plus petites au lieu des 700c habituelles ? C'était une tendance observée dans le triathlon du début au milieu des années 1990 et la recherche a montré une économie de poids de 8 % en utilisant une telle roue.
« Je pense que tout avantage est annulé par plusieurs facteurs, dont le confort », déclare Arkesteijn. "Le bourdonnement de la route est plus intense en raison du rayon plus petit." Une roue 650c doit également tourner plus que la 700c (510 rotations par kilomètre contre 475 environ), ce qui signifie plus de friction. "Un pilote plus grand ressentira ce bourdonnement encore plus intensément en raison de son poids supplémentaire", poursuit Arkesteijn. Ce que rien de tout cela ne prend en compte, bien sûr, c'est l'aérodynamique. Une jante plus lourde peut offrir des avantages si ce poids est utilisé pour créer une meilleure forme pour tailler dans l'air. "Si vous êtes une grosse unité et que vous pouvez maintenir votre vitesse sur une pente, une jante plus lourde est moins un inconvénient pour vous car vous bénéficierez d'un plus grand effet aérodynamique", déclare Jonathan Day de Strada Handbuilt Wheels."Cependant, si vous pesez 62 kg et que vous excellez en escalade, vous voulez quelque chose de léger au bord pour maximiser votre vitesse sur la pente."
En fin de compte, cependant, la plupart des gens n'ont pas le choix entre une gamme de roues adaptée à chaque type de conduite et à l'état de la route. Ainsi, sauf circonstances très particulières et conditions parfaites, des jantes plus légères sont généralement plus adaptées pour maximiser votre vitesse et votre plaisir. Et malgré la douleur déchirante des poumons et les flots de sueur, c'est ça le vélo.
