Question d'origine :
Bonjour le Guichet, Connaissez-vous un ouvrage donnant une explication pas trop compliquée de la physique en jeu dans le système plateau x pignon des vélos, en terme de dimension des plateaux, pignons, roue, de force, moment, couple, puissance, énergie, etc. Quand un vélo possède plusieurs plateaux et un grand nombre de pignons existe-t-il plusieurs associations (plateau x pignon) qui soient physiquement équivalentes et donnent le même rendement au cycliste ? Merci d'avance.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 10/03/2018 à 13h10
Bonjour,
« Les vitesses du vélo sont un système de poulies, où la chaîne transmet aux pignons le mouvement rotatif des plateaux du pédalier. Si le plateau et le pignon étaient de même diamètre, ils tourneraient à la même vitesse et accompliraient le même nombre de révolutions. Mais, sauf exception, le pignon sélectionné est toujours plus petit que le plateau ; son périmètre possède donc moins de dents et effectue davantage de tours. Le pignon et la roue arrière tournent plus vite que le pédalier.
Pour changer l’allure du vélo sans bouleverser la cadence de pédalage, le dérailleur arrière déplace la chaîne vers un autre pignon. A cadence constante, un pignon plus petit augmentera la vitesse de la roue. Mais cet avantage à un prix : il faut pédaler plus dur, puisqu’en raccourcissant le rayon de l’engrenage, on réduit d’autant l’effet de levier. Comme pour ouvrir une porte : c’est plus difficile en poussant près des gonds que près de la poignée. Si au contraire le cycliste veut réduire son effort tout en maintenant son allure, il peut soit engrener la chaîne sur un pignon plus grand, soit sélectionner (s’il lui en reste) un plateau plus petit. Dans un cas comme dans l’autre, il devra pédaler plus vite. »
Cyclisme & science : comment fonctionne le couple homme-machine ?
/ Max Glaskin. Vigot, 2015
Un autre ouvrage sur le sujet est consultable en ligne : Cyclisme et optimisation de la performance: Science et méthodologie de l’entraînement / Fred Grappe. De Boeck, 2009
Pour votre question sur le rendement du cycliste, il faudra vous intéresser au braquet.
(Nombre de dents du plateau / Nombre de dents du pignon) X circonférence de la roue.
Voici plusieurs sites vous permettant de calculer les meilleurs rapports à adopter :
- Tableau des développements pour le vélo de route - Braquets
- Braquets, développements, et cadences comprendre ce qu'on fait quand on pédale
- Calcul des braquets sur transmission de velo
- CALCULATEUR DE BRAQUETS ET DE DÉVELOPPEMENTS CYCLISTES
- Calculer le développement d'un vélo
Pour mieux comprendre ce mécanisme, voici plusieurs schémas et animations :
- Animation pour mettre en évidence le changement de vitesse en fonction de la cadence de pédalage et de la combinaison pignon/plateau.
- animation présentant le principe des vitesses.
- Comment fonctionnent les vitesses d’un vélo ?
Les fous du vélo - C'est pas sorcier
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