Les roues sont-elles les meilleurs composants à mettre à niveau si vous cherchez à gagner du poids sur le vélo ? Nous séparons les faits du spin
'Une livre sur les roues en vaut deux sur le cadre', c'est ce qu'on dit. Cette sagesse conventionnelle a régi l'approche de la sélection des roues pour de nombreux cyclistes - s'il y a jamais eu un endroit où dépenser de l'argent pour gagner quelques grammes, ce sont les roues.
Mais comme c'est souvent le cas avec la sagesse conventionnelle, nous sommes loin d'être heureux d'en rester là.
L'idée que le poids d'une paire de roues est plus important que toute autre partie du vélo repose sur le fait que les roues bougent plus que toute autre partie du vélo.
Andy Ruina, professeur de génie mécanique à l'Université Cornell, le dit très simplement: "Le haut de la roue va deux fois plus vite que le vélo. Et la direction opposée [le bas de la roue] n'annule pas cette vitesse.
'Par conséquent, il a deux fois plus d'énergie cinétique, il faut donc deux fois plus de force pour le faire démarrer et cela ralentit le vélo deux fois plus.’
Poids v accélération
Le poids est si important dans le grand schéma du mouvement du vélo en raison de sa relation avec l'accélération. Quand quelque chose se déplace à vitesse constante, toutes les forces qui le poussent et le ralentissent sont en équilibre.
Une augmentation raisonnable du poids ne fera aucune différence, à l'exception de toute légère augmentation de la friction ou de la résistance au roulement qu'elle pourrait causer.
Lorsque vous accélérez ou perdez de la vitesse, la deuxième loi de Newton entre en vigueur: force=masse x accélération. Ainsi, plus vous avez de masse, plus vous avez besoin de force pour prendre de la vitesse.
Alors, pourquoi cela fait-il une once de différence que le poids soit sur une roue plutôt que sur un cadre ?
C'est là que ça se complique un peu, grâce à l'inertie. L'inertie est la résistance d'un objet à un changement de son mouvement - c'est la raison pour laquelle il faudrait un effort pour accélérer un vélo même dans un univers sans friction.
Les roues, le vélo et le cycliste ont tous une inertie, mais avec les roues, l'effet est amplifié car elles tournent.
Steve Williams, le meilleur ingénieur en dynamique des véhicules de Lotus, déclare: Dans le cas d'une roue, parce que vous avez beaucoup de masse répartie autour de la jante, à une certaine distance du centre de la roue, cela lui donne de l'inertie. '
Cette inertie signifie essentiellement une résistance à la rotation de la roue. C'est parfois appelé inertie de rotation mais, plus précisément, on parle de moment d'inertie.
Williams ajoute: « Parce qu'un vélo roule sur ses roues, vous devez non seulement pousser cette masse dans l'air plus rapidement, mais vous devez également faire tourner la roue plus rapidement. L'inertie de la roue résistera à l'augmentation de la vitesse de rotation.'
Essentiellement, cependant, cette inertie est déterminée par la distance d'une masse par rapport au centre de rotation: Un moment d'inertie est le résultat d'une masse à une distance de l'axe autour duquel elle tourne - en dans le cas d'une roue, c'est la distance de la masse à l'axe de la broche.'
Aller droit au but
Toutes ces discussions scientifiques nous amènent au cœur du sujet. Il ne suffit pas de dire qu'une roue lourde est plus gênante qu'un cadre lourd, car tout dépend de l'endroit où ce poids est réparti sur la roue.
C'est trop simpliste d'affirmer qu'"une livre sur les roues en vaut deux sur le cadre". Le professeur Jim Papadopoulis, auteur de Cycling Science, déclare: « Il s'avère qu'un peu de masse juste à la circonférence est compté deux fois, un peu de masse au centre du rayon 1,5 fois, et un peu de masse au moyeu devient compté une fois.'
Sur cette base, nous devrions adapter la phrase pour dire "une livre sur les jantes en vaut deux sur les moyeux", mais Williams chez Lotus est sceptique quant aux gains déclarés à réaliser avec des jantes plus légères.
‘Nous pouvons voir que la réduction de l’inertie de la roue a un effet bénéfique sur la réduction de la masse non rotative, mais c’est très faible. En réalité, la masse économisée sur les jantes des roues est susceptible d'être moins de 10 % plus bénéfique que la même masse économisée sur le reste du vélo.'
Certains calculs assez complexes révèlent que l'avantage en termes d'accélération de la réduction du poids des jantes serait de 0,9 %, contre 0,8 % lors de la réduction du poids du cadre.
Si les gains à réaliser en réduisant le poids de la masse en rotation sur votre vélo sont sujets à débat, le prochain domaine à considérer est le gyroscopique.
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Obtenir un gyroscope avec ça
Un gyroscope est une roue ou un disque qui tourne autour d'un axe de manière à se stabiliser. C'est à cause des effets du moment cinétique - lorsque le point supérieur d'une roue commence à la tirer vers la droite, par exemple, une fois que la roue a tourné d'un demi-tour, ce même point de la roue est à l'envers et pousse soudainement le roue arrière vers la gauche.
L'effet gyroscopique de la rotation est la raison pour laquelle une toupie reste droite, et la raison pour laquelle les roues de vélo jouent un rôle pour nous maintenir debout.
Parce qu'un gyroscope fonctionne sur ce principe de base des forces angulaires, le poids à la partie la plus externe de la roue est le plus influent sur la force stabilisatrice de la roue. Donc, si une jante est plus lourde, elle peut repousser une roue vers le haut avec une force plus forte, sûrement ?
Ruina à l'Université Cornell brosse un tableau trouble du consensus scientifique: « Il n'y a pas de réponse définitive à la question de savoir si une jante plus lourde est plus stable. Mais la tendance semble être qu'un gyroscope plus gros semble plus stable.'
Donc, cela laisse entendre qu'une jante plus lourde, plutôt qu'une roue globalement plus lourde, pourrait offrir plus de stabilité.
Mais il y a un autre angle à considérer. Williams dit: «Une roue à inertie plus élevée aurait un effet gyroscopique plus puissant, mais il y a un deuxième effet gyroscopique - plus le guidon est dirigé rapidement, plus la résistance gyroscopique à la rotation est grande. Ainsi, une inertie élevée rend plus difficile de tourner le guidon et d'incliner le vélo. '
Une jante lourde vous rendra plus stable pendant que vous roulez, mais peut sacrifier le type d'agilité qu'une direction plus libre et plus rapide pourrait permettre.
Ruina n'est cependant pas d'accord. "Si vous dites qu'un vélo se sent très rapide lors de la manipulation, cela a presque certainement à voir avec la géométrie du vélo et la répartition des masses dans l'ensemble de direction", dit-il.
‘Et rappelez-vous, le poids le plus influent impliqué dans le fait de vous pencher dans un coin, c’est vous.’
En fin de compte, si vous êtes le genre de cycliste qui recherche de petites améliorations progressives dans les performances de votre kit, vous devriez vous concentrer sur la recherche des jantes les plus légères plutôt que sur la roue globale la plus légère.
Ou vous pouvez simplement faire ce que nous faisons tous et opter pour ceux qui ont l'air les plus cool.
