Vous pensez que vous êtes rapide, vous savez que vous pourriez être plus rapide, mais quelle est la vitesse la plus rapide physiquement possible ? Nous découvrons
Voilà, vous dévalez la pente comme si votre vie en dépendait. Accroupi au-dessus des barres, les jointures blanches agrippant les gouttes, vous regardez votre ordinateur de vélo et vous voyez le chiffre cliquer jusqu'à 70 km/h. Oh oui, tu voles vraiment maintenant. Mais avant que vous ne puissiez gagner plus de vitesse, le panneau de signalisation signale un croisement devant vous et vous serrez les freins pour vous arrêter en toute sécurité.
Mais et si ce carrefour n'existait pas ? Et s'il n'y avait pas d'obstacles, de virages ou de chiens errant sur la route, et que la pente était aussi longue, lisse et raide que vous pourriez le souhaiter ?
À quelle vitesse pourriez-vous aller alors ? Commençons à répondre à cette question en examinant ce qui vous retient.
La vie est un frein
«Ce serait la vitesse terminale», explique Rob Kitching, fondateur de la société aérodynamique en ligne Cycling Power Lab. "En termes de cyclisme, c'est le point où les forces d'arrêt conjointes de la traînée aérodynamique et de la résistance au roulement sont égales aux forces fournies par la gravité et la puissance."
L'impact de la gravité dépend de la sévérité de la pente. "Si vous réglez la pente sur l'infini - en d'autres termes, un mur - il n'y aura aucune charge sur les pneus ou la structure du vélo", explique Ingmar Jungnickel, ingénieur R&D pour Specialized.
« En fait, cela rendrait les deux redondants et vous feriez du parachutisme. »
Ou plus techniquement le « parachutisme de vitesse », où l'objectif est d'atteindre et de maintenir la vitesse terminale la plus élevée possible. Déposez un humain d'un avion à plat ventre et il atteindra des vitesses allant jusqu'à 200 km/h; la tête la première et nous parlons de 250-300 km/h; la tête la première et le port de vêtements profilés spécialisés permet des vitesses allant jusqu'à 450 km/h.
«Mais ce n'est pas du vélo, alors ignorons cela et utilisons une vraie route», poursuit Jungnickel. Scannant les rues du monde, Baldwin Street à Dunedin, en Nouvelle-Zélande, détient l'honneur douteux d'être la route la plus raide de la planète à 35-38°, selon qui vous croyez.
'Sur la pente de cette route – mais allongée au-delà de sa distance de 350 m – en supposant des conditions calmes et une puissance de 400 watts, un cycliste en position route pourrait atteindre 89,48 mph [144 km/h] », explique Jungnickel.
C'est un peu de vitesse, mais encore à près de 80 km/h du record du monde de vitesse en descente, établi l'an dernier par le Français Éric Barone lorsqu'il a atteint 223,3 km/h sur la piste de vitesse enneigée de Chabrières dans les Alpes françaises en 2015.
Donc, peut-être que pour réduire la résistance au roulement, notre pente devrait comporter une plate-forme glacée ? Pas nécessairement, selon Jungnickel. "A ces vitesses, la résistance de l'air est d'environ 99,5 %."
Cela se compare à environ 50 % lorsque vous roulez à 12 km/h. La résistance de l'air augmente à mesure que vous roulez vite, alors quelles méthodes notre cycliste imaginaire devrait-il utiliser pour atteindre la vitesse maximale et défier la résistance de l'air ?
Gardez-le aéro
« Il est clair que la position est importante », déclare Jungnickel. "J'ai donc entrepris des calculs avec un pilote optimisé en position de contre-la-montre et, en utilisant notre analogie allongée avec Baldwin Street, le pilote 400W pourrait atteindre 200 mph [322 kmh]".
Quand Jungnickel dit optimisé, il parle du menu aérodynamique complet. Cela signifie un casque en forme de larme et une position qui voit la queue du casque couler naturellement dans un dos lisse et profilé.
Une combinaison moulante est également indispensable pour réduire la résistance à l'air.
« En fait, c'est vital », déclare Rob Lewis du spécialiste de la dynamique des fluides computationnelle TotalSim. «Le type de matériau, le placement des coutures et le traitement de surface font tous une énorme différence. Vous pourriez parler d'une différence de traînée de 12 à 15% entre une bonne et une mauvaise combinaison. '
Lewis suggère également que tirer vos chaussettes aussi loin que possible est plus efficace sur le plan aérodynamique que les chaussons, tandis qu'une prise étroite sur ces extensions d'aérobar réduira également légèrement la traînée.
Vous voudriez également des tubes en forme de larme car, comme ci-dessus, ils aident à réduire le coefficient de traînée aérodynamique (CdA). Cela couvre la glissance et la taille d'un objet ainsi que sa zone frontale.
La physique dit qu'un objet avec un coefficient de traînée de zéro ne peut pas réellement exister sur Terre - tout a une forme de traînée - mais les nombres peuvent être très faibles.
Les guidons en forme de larme sur un vélo haut de gamme, par exemple, peuvent enregistrer un chiffre de 0,005. C'est plutôt aéro.
CdA exemples d'élites utilisant des barres en forme d'aérodynamique pourraient se situer entre 0,18 et 0,25, contre 0,25-0,30 pour un bon athlète amateur.
Ce chiffre devient encore plus important lorsqu'il est aligné avec la puissance de sortie. Lorsque le professionnel allemand Tony Martin a remporté les Championnats du monde de contre-la-montre de 2011 à Copenhague, sa puissance et sa traînée aérodynamique (exprimées en watts/m2 CdA) ont été calculées à 2 089.
Ceci comparé à 1 943 pour Bradley Wiggins en deuxième et 1 725 pour Jakob Fuglsang en 10e.
« Tous les coureurs peuvent travailler pour améliorer ce chiffre », déclare Kitching. "Mais la densité de l'air est également extrêmement importante pour les vitesses de pointe, qui est clairement moins contrôlable."
Venir prendre l'air
Au niveau de la mer et à 15°C, la densité de l'air est d'environ 1,225kg/m3. Cependant, des facteurs tels que la température, la pression barométrique, l'humidité et l' altitude affectent la densité de l'air, la densité diminuant au fur et à mesure que vous montez.
‘C’est pourquoi des coureurs comme Sam Whittingham ont la tête haute lorsqu’ils tentent de battre des records de vitesse terrestre à propulsion humaine’, ajoute Lewis.
Et pourquoi Felix Baumgartner a flotté dans les airs raréfiés de la stratosphère lors d'un saut en parachute à 1 342 km/h en 2012.
Le Canadien Whittingham a atteint un incroyable 132,5 km/h sur le plat, bien qu'il soit encore loin du record du monde de vitesse à propulsion humaine, enregistré par son compatriote Todd Reichart en septembre dernier.
Reichart a laissé le reste dans son sillage, enregistrant une vitesse de pointe de 137,9 km/h. Nous disons "le reste" parce que Reichart a enregistré cette vitesse au World Human Powered Speed Challenge sur la State Route 305 juste à l'extérieur de Battle Mountain, Nevada.
C'était la 16e année consécutive que la compétition se déroulait au Nevada, et cela tient à deux facteurs clés: c'est à 1 408 m au-dessus du niveau de la mer, la densité de l'air est donc faible et le parcours offre une zone d'accélération de 8 km menant à un radar de 200m.
Les deux ont aidé Reichart à atteindre sa vitesse maximale, tout comme son véhicule – un vélo couché recouvert de carénages. "J'ai entrepris d'autres calculs sur Baldwin Street", déclare Jungnickel, "et avec un vélo entièrement caréné, la vitesse terminale serait de 369 mph [594 km/h]."
Ce serait encore plus élevé si vous pouviez faire quelque chose à propos des pneus, Jungnickel déclarant que les pneus qui sortent produisent plus de traînée que l'ensemble du navire.
«De plus, à des puissances extrêmes, vous finirez par atteindre l'adhérence maximale que les pneus pourraient susciter, ce qui est fonction de l'appui», dit-il.
‘Vous atteignez alors un catch-22. Vous pouvez ajouter des spoilers pour augmenter la force d'appui, ce qui ajoute de la traînée, ce qui nécessiterait à nouveau plus de puissance (et ainsi de suite). Au-delà de cela, je ne pense pas que des problèmes structurels seraient un facteur car vous pourriez simplement construire le vélo plus solide avec plus de matériel. '
Voilà. Pour atteindre votre vitesse maximale de près de 600 km/h, demandez à Graeme Obree de vous construire un vélo aéro Beastie, dirigez-vous vers la Nouvelle-Zélande, demandez au conseil de Dunedin d'étendre Baldwin Street à environ 10 km de long et de générer une puissance de sortie semblable à celle de Tony Martin. Simple…
