Nous avons tous lutté pour gravir des pentes de 20 %, 25 %, voire 30 %. Mais à quel point une route devrait-elle être raide avant qu'elle ne soit infranchissable à vélo ?
C'est une chose étrange - notre quête de pente. Il n'est pas rare d'entendre des coureurs se vanter d'avoir conquis des cols alpins qui s'élancent sans relâche vers le ciel avec des pentes de 20 % sur plusieurs kilomètres, ou des pointes allant jusqu'à 40 % au centre de l'épingle.
Mais en se rappelant qu'une pente de 100% ne fait qu'une pente de 45° - un mètre vertical pour un mètre horizontal - une pente approchant les 100% ne serait sûrement pas impossible à rouler. Serait-ce ?
Nous avons décidé de faire appel à des experts pour le savoir.
Tout d'abord. Lorsque nous disons la «pente la plus raide», nous ne parlons pas de ces pics bizarres dans la pente de la route, ou de la plate-forme verticale d'un half-pipe.
On ne peut considérer qu'une pente persistante qu'un cycliste sur route peut tenter de parcourir pendant une durée raisonnable.
Curieusement, la puissance n'est pas un facteur limitant pour affronter les ascensions les plus raides, déclare Rhett Allain, professeur de physique à la Southeastern Louisiana University et blogueur de longue date pour le magazine Wired.
‘Si vous ne vous souciez pas de la vitesse, vous pouvez gravir n’importe quelle pente avec très peu de puissance tant qu’il y a suffisamment de friction’, dit-il.
‘Par exemple, vous pouvez obtenir de minuscules petits moteurs pour soulever une charge très lourde si vous utilisez suffisamment de poulies.’
Si vous pouvez créer le bon rapport de démultiplication sur votre vélo, alors même avec une puissance de sortie minuscule, vous pouvez gravir n'importe quelle pente - en théorie.
La réalité est différente. Un rapport de démultiplication qui vous permettait de gravir des pentes incroyablement raides vous obligerait à faire tourner vos jambes comme un fou tout en ne faisant que ramper vers l'avant. Vous basculeriez bientôt.
Allain met la vitesse minimale à laquelle vous voudriez attaquer une montée comme vitesse de marche, soit environ deux mètres par seconde. D'après ses calculs (qui sont un peu trop compliqués pour être discutés ici), il place l'inclinaison maximale pour une puissance de 422 watts à une vitesse de 2 m/s (4,5 mph) à 40 %.
Ainsi, 40 % pourrait être l'endroit où la puissance humaine trouve sa place dans une pente. Au-delà, autant marcher. Mais pour ceux d'entre nous moins intéressés par les aspects pratiques et plus intéressés à prouver que nous ne pouvons pas être battus par la pente, il doit être possible de gravir une pente supérieure à 40 % si nous sommes prêts à aller assez lentement.
Ce que nous voulons savoir, c'est à quel angle les lois de la physique nous empêcheront de grimper, quelle que soit notre puissance ou notre rapport de démultiplication.
Équilibrer les priorités
Si nous devions gravir une pente de plus en plus raide, il devait arriver un moment où nous basculerions simplement en arrière.
'Si vous prenez un vélo avec trois points, le centre de masse et les deux points de contact [les roues], alors si l'axe vertical du centre de masse dépasse l'un de ces deux points de contact, le vélo basculera, dit Allain.
Keith Bontrager, un pionnier dans le rôle du centre de gravité [CG] dans l'ajustement du vélo, explique: "Il n'est pas simple de trouver le CG du cycliste par des moyens mécaniques."
Mais il place le CG d'un grimpeur sur une ligne "2-3cm derrière l'axe de la pédale à la position de la pédale à neuf heures".
Selon nos propres calculs (plutôt non scientifiques), nous estimons qu'un cycliste moyen, assis normalement, aurait un CG à environ 58 cm devant et 120 cm au-dessus du point où la roue arrière touche la route.
Maintenant, pour déterminer le point auquel le cavalier tomberait en arrière, nous devons faire un peu de trigonométrie. (Si vous êtes intéressé: angle d'inclinaison=90 – (Tan-1 (hauteur du CG ÷ roue arrière par rapport au CG horizontal).
À partir de là, nous obtenons la réponse d'un point de basculement de 25,8 °, soit 48 %. Alors voilà, le gradient le plus raide absolu est un maigre 48%. Ou est-ce ?
Lorsque l'angle devient raide, il est peu probable que vous vous asseyiez "normalement". Bontrager affirme: «Un cycliste empêche le basculement en se penchant en avant dans les montées très raides. C'est courant pour les cyclistes de VTT.'
Nous avons donc recalculé en nous basant sur un coureur étendu au-dessus des barres autant que possible, et nous avons trouvé une nouvelle inclinaison maximale de 41 °, soit 86,9 %.
Bien sûr, se pencher aussi loin vers l'avant sur une pente supprimera une certaine traction du pneu arrière, ce qui pourrait faire glisser le vélo de manière alarmante sur la pente. Ce qui nous amène à la principale restriction dans notre quête de pente: la traction.
Glisser en glissant
Pour se déplacer sur un vélo, il faut des frottements pour s'opposer au mouvement du pneu. Au fur et à mesure que l'inclinaison augmente, la friction diminue car les deux surfaces sont rapprochées moins intensément par la gravité. C
hristian Wurmbäck, chef de produit pour Continental, déclare: "Je dirais que l'adhérence du pneu sera la première chose à échouer sur une pente très raide."
Mais trouver le point de basculement exact est délicat. Pour commencer, nous devons connaître le coefficient de frottement d'un pneu, c'est-à-dire à quel point il est collant.
Ce n'est pas facile à déterminer, comme l'explique Wurmbäck: Vous ne pouvez pas vraiment dire. Cela dépend de la surface, qu'elle soit humide ou sèche. L'idée qu'il y a un nombre qui donne une adhérence théorique à toutes les conditions - ça n'existe pas vraiment.'
Alors que la réalité peut être plus complexe, les estimations du coefficient de frottement du caoutchouc pur sur le tarmac varient de 0,3 sur béton humide à 0,9.
Le calcul du professeur Allain, basé sur un coefficient de frottement estimé à 0,8 (qu'il qualifie d'"optimiste"), place l'angle maximal que la traction des pneus tolérerait à 38,7°, soit environ 80 %.
Perdre prise
À 80 %, cela fait déjà de la traction des pneus le premier point de défaillance, mais cela peut encore être une surestimation de la pente possible. Le coefficient de 0,8 repose sur l'idée d'un pneu tout caoutchouc, ce qui est rare.
Wurmbäck dit: Nous voulons que le pneu soit plus rigide et plus durable que ne le serait le caoutchouc pur. Si vous avez un pneu super rigide, il ne colle pas non plus à la route.’
De plus, les pentes de plus de 30 % nécessitent souvent un revêtement en béton plutôt qu'en asph alte, pour lequel les estimations d'un coefficient de frottement avec le caoutchouc sont plus proches de 0,6 en mouvement.
En remettant ce chiffre dans l'équation d'Allain, la traction peut échouer à 60 %. C'est sans entrer dans les complexités de la répartition du poids entre les roues compte tenu de la position de montée radicale qu'un cycliste doit adopter.
Wurmbäck dit: Il existe des moyens d'augmenter considérablement la friction, comme mettre de la colle sur la surface. Mais en termes plus pratiques, vous voulez un pneu chaud et une surface chaude, par une journée chaude, avec moins de gonflage avec un pneu large.'
En plus du coefficient, il y a aussi la surface, créée par le profil du pneu, à considérer. Mais nous aurions probablement besoin de quelques pages supplémentaires pour ne serait-ce que gratter la surface de celle-ci.
Donc, de multiples facteurs fluctuants jouent un rôle dans la limitation de la raideur de la montée cycliste la plus vertigineuse. Mais si votre engrenage, votre puissance et votre position d'escalade radicale vous permettent d'aller au nord d'une pente de 60 %, vous pouvez probablement vous attendre à ce que votre traction vous laisse tomber à tout moment.
Sauf si vous avez un pot de colle à portée de main.
