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Vitesse des coureurs du Tour de France : l’arnaque des journalistes

“A plus de 90 km/h !”, “des pointes à 100 km/h dans cette descente”. Les commentateurs sportifs et autres consultants s’en donnent à qui mieux-mieux pour poser des chiffres sur les vitesses vertigineuses de nos sportifs à bicylette. Technologie de mesure dernier cri, compteurs moto fidèles ou marseillais ? fabien-haddadi.info va décortiquer pour vous ces vitesses d’un autre monde, et surtout, d’une autre Physique.
Vitesse des coureurs du Tour de France : l'arnaque des journalistes

Introduction

Lors de la dernière étape de Paris-Nice 2017, on a pu assister à une victoire au général sur le fil du colombien Sergio Heano pour deux petites secondes devant Alberto Contador. Pour conserver sa maigre avance, Notre ami Sergio a mouliné comme un dératé sur les pentes qui le menaient à Nice. A un tel point que les commentateurs de France 3 (“référence requise”) nous a annoncé une vitesse à plus de 90 km/h. De tout temps j’ai entendu ça, depuis plus de 35 ans que je suis la TdF de temps à autre. Est-ce une vitesse atteignable, alors qu’on ne la vit presque jamais soi-même sur son compteur de vélo ?

Evidemment, sur du plat, la puissance des coureurs cyclistes est vraiment impressionnante, et plus élevée que celle du coureur amateur moyen. Vent de face, en échappée solo, ces gars-là peuvent rouler plusieurs heures à plus de 45 km/h de moyenne, alors qu’on atteindrait difficilement 30 km/h. Mais en descente, à fort %, est-ce que leur puissance leur sert vraiment.

Les faits

Sur la vidéo de cette étape, dont une image est visible ci-dessous, au moment du commentaire sur sa vitesse qui dépasserait 90 km/h, on peut voir qu’Henao pédale à 110 révolutions par minute (rpm). C’est facile de mesurer cette vitese de rotation à l’écran, sur un intervalle de 10 secondes par exemple, lors d’un plan séquence de la caméra. Cette vitesse de rotation n’est d’ailleurs pas exceptionnelle. Elle est élevée, certes, mais parfaitement atteignable par un amateur moyen.

Quelle vitesse peut-on espérer atteindre en pédalant à 110 rpm ?

On admet l’hypothèse où la transmission est en prise, c’est à dire que la chaîne effectue une traction, où la roue libre ne l’emporte pas. Sinon, on est en pure roue libre, et donc il n’a aucun intérêt à pédaler à 110 rpm. 60 suffirait, pour maintenant ses muscles dans un régime de ralentit bénéfique*.

il doit avoir le réflexe de penser à effectuer le plus rapidement possible un exercice soutenu pendant quelques minutes de manière à diminuer efficacement la concentration des lactates accumulés dans les muscles en action.

On va considérer une cadence de pédalage de 110 révolutions par minute, sur un vélo de route “standard”, c’est à dire avec une roue arrière de 700 de diamètre, soit environ 2090 mm +/- 1% de circonférence, prenons le cas extrême défavorable : 2100 mm (2,10 m). Considérons un braquet de 53/11, ce qui semble être le braquet de route, hors montage Contre-La-Montre, le plus long que l’on trouve chez les marchands spécialisés, sur des groupes route de haute facture. Sachez qu’on trouve des plateaux de 56 et même 58 dents, mais ces plateaux ne sont pas à priori embarqués sur des étapes de montagne. On a donc 53 dents à l’avant et 11 dents à l’arrière. Chaque révolution de pédalier engendre 53 divisé par 11 révolutions de roue arrière, soit environ 4,818 révolutions, soit une longueur parcourue totale de 4,818 x 2,10 m à chaque tour de pédalier, donc 10,12 m.
10 m sera une bonne approximation à 1% près, étant donné les différentes marges d’erreur en présence.

Donc il parcourt à ce moment là de l’étape :
 110 x 10 m par minute, soit 1100 m par minute,
 ce qui équivaut à 1100 / 60 = 18,33 m/s (mètres par seconde),
 soit 18,33 x 3,6 = 66 km/h

Mais alors, on nous aurait menti ?

Conclusion : à 1% près (la marge d’erreur liée à la circonférence de la roue), 66 km/h étaient annoncés à 90 km/h ? Nanh, mais peut-être qu’il roule en 54/10, diraient mes détracteurs. Combien même ! Ce braquet de Goliath, difficilement disponible sur le marché, ne mènerait qu’à environ 75 km/h. 20% d’erreur, nous restons très loin des “plus de 90 km/h” décrits par les commentateurs.

Serait-ce le compteur de la moto suiveuse qui est infidèle ?

Oui, évidemment, et cela fait 35 ans que les compteurs sont complètement dans les choux, alors que de nos jours ils sont numériques pour la plupart, il auraient donc au moins 20% d’erreur dans le pire des cas !

Je ne peux pas dire dans quelle condition est faite la mesure empirique par la moto, est-ce que la moto accélère au moment de la lecture ? Quelle est la marge d’erreur du compteur ? A moins de faire la mesure moi-même, je ne peux pas répondre à ces questions. Ce que j’affirme, c’est que les vitesses annoncées à ce moment sont fantaisistes.

Quelles conditions pour dépasser 90 km/h ?

Vitesse des coureurs du Tour de France : l'arnaque des journalistes Mathématiquement, et avec le matériel considéré dans cet article, le rpm pour 90 km/h est prédit à 150. 150 tours de pédalier par minute ! 36% plus véloce que notre ami Colombien. A cette vitesse de rotation, on n’aurait pas le temps de pousser bien fort. Les jambes, à qui on sollicite un effort moteur positif, ont à peine le temps de pousser que la pédale est déjà en fin de course. Pour espérer pédaler à cette vitesse, sans tressauter sur sa selle, et que le coup de pédale apporte son pesant de newtons (l’unité SI de la force) pour vaincre les forces de frottement en présence, il faudrait une détente de sauterelle, difficile à obtenir avec nos muscles quadriceps humains. Notre physiologie humaine ne permet tout simplement pas ce genre de détente. A cette rpm, on aurait dépassé la “fréquence de coupure” de la réponse puissance /rpm, à l’instar d’un moteur de moto par exemple.

Ne peut-on jamais atteindre ou dépasser 90 km/h alors ?
Si bien sûr, mais c’est rare. Il faut que tous les facteurs physiques soient en conjoncture favorable : fort vent de dos, pente très forte (> 12 %), position aéro, combinaison moulante, bonne lubrification des roulements au niveau des axes de roue, pression dans les pneus > 8 bars, revêtement de route bien lisse, bref, la tempête parfaite. On est loin d’avoir de telles pentes, et sur une longueur droite suffisante, à chaque fois qu’une telle annonce est faite dans les commentaires. Devrais-je démontrer qu’il faut une ligne droite pour atteindre de telles vitesses au fait ?

La méthode de mesure est très importante. Pour être fiable, elle ne doit pas être faite par une méthode GPS, car un décrochage du signal est toujours possible. Il suffit de consulter la vitesse instantanée indiquée par une montre GPS pour s’en convaincre. Les méthodes valides sont : Doppler, laser, portes munies de cellules photo-électriques, capteur magnétique ou encore capteur de pression en travers de la route.

Sur l’image ci-dessus, mon ordi de bord indique une vitesse max de l’ordre de 78 km/h, atteinte cet après-midi, jour d’écriture de cet article, lors d’une sortie en montagne, sachant que la pente valait -16% (du côté de Brisbane, Australie), avec une masse très favorable : étant donné que je pèsais alors 80 kg, sur un vélo de plus de 8 kg de poids net, car trousse à outil et bidons. J’étais en position aéro et le vent était quasi nul.

Mais ces mecs-là développent 500 W et plus !

Oui, mais quand ? Ils développent ces puissances en côte, ou sur du plat en sprint, mais comment développer de telles puissance quand on mouline déjà à cadence 110 ? C’est physiquement impossible pour un humain, car la vitesse de descente des jambes (les pistons) suit à peine la vitesse linéaire de descente des pédales. On est pas loin de “pédaler dans la semoule”. C’est tout simplement impossible de développer 400 ou 500 W dans ces conditions.

Quand la physique s’en mêle

Ces vitesses presque supersoniques m’ont toujours impressionné, moi cycliste amateur moyen du mercredi et du dimanche. En effet, je sais qu’ici bas sur Terre, à cause des frottements dus à l’air et à ceux inhérents au vélo, plus un coureur est lourd, et plus sa vitesse sera facilement élevée en descente, sans trop d’effort.

Faites l’expérience de rouler à la même vitesse que votre enfant par exemple, et arrêtez tous deux de pédaler en haut d’une côte que vous vous apprêter à dévaler ; vous verrez que très rapidement votre vitesse sera plus élevée que celle de votre enfant, car, selon la loi fondamentale de la mécanique, F = m.a, on a = F/m, c’est à dire que la somme des forces de frottements qui s’oppose au déplacement de vous + votre vélo, symbolisons ces forces par F, sont divisées par la masse du système vous + vélo, soit m, donc la décélération a due aux forces de frottement est bien moindre que pour un enfant, car m est plus faible au dénominateur.

Moi et mes 80 kg

Fort de ma démonstration ci-dessus, qui établit que les vitesses maximales ne peuvent être atteintes en pratique qu’en roue libre, avec des gars plutôt lourds, sur des pentes plutôt énormes, je veux en venir là : moi et mes 80 kg, j’ai d’autant plus de facilité à atteindre 80 voire 90 km/h. Mais pour des petits ouistitis de la montagne comme ces gars-là, avec leur vélo autant poids-plume qu’eux, c’est vraiment un challenge.
D’ailleurs j’ai déjà atteint tout juste un peu plus de 90 km/h mais jamais 100. C’était du côté de la Fleurieu Peninsula, au sud d’Adelaïde, en Australie Méridionale. C’est la descente vers Rapid Bay exactement, dans le dernier tronçon, bien droit. J’avais déjà le nez à quelques centimètres du pneu avant, en position aéro maximale, sur une pente à 17%, et avec un fort vent de dos…en roue-libre évidemment. Cette vitesse fut enregistrée avec un capteur magnétique placé sur la roue. La circonférence de la roue avait été mesurée au préalable au millimètre près, en charge.

Sur la vidéo, Hénao n’est pas en roue-libre. Ceci m’a intrigué, car en tant que cycliste amateur de niveau moyen, je sais quand même que toutes mes vitesses supérieures ou égales à 90 km/h que j’ai moi-même enregistrées avec mon ordi de bord ont été réalisées par une méthode de mesure au capteur placé sur roue avant, en roue-libre, et sur des pentes bien plus importantes, pas le genre que l’on trouve en France en général. Il faut savoir que la topologie des routes en Australie est telle que les fortes pentes sont assez courantes. En effet, elles traversent les crêtes directement, au plus court, au lieu de suivre les flancs. La puissance des moteurs des véhicules leur permet celà, et il y a un bénéfice de réduction des coûts de l’infrastructure.

Conclusion

Ne vous laissez pas leurrer par les annonces colorées des commentateurs en ce qui concerne les vitesses en descente. C’est exceptionnel d’atteindre 90 km/h avec les poids des coureurs et les pentes en présence. Les compteurs moto indiquent la vitesse de la moto, avec une certaine marge d’erreur qui reste à définir. Il faut tenir compte de la méthode de mesure, GPS ? Mais aussi définir le régime de la moto : accélère-t-elle ?
Enfin, un cycliste qui pédale sur du matériel tel que celui en présence au TdF n’a vraiment aucune chance d’atteindre 90 km/h ou plus. Pour atteindre de telles vitesses, il ne doit pas tenter de pédaler, mais plutôt affiner son profil aérodynamique, et surtout être en roue-libre, pour bénéficier de la “tempête parfaite”.

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créé le 17 avril 2017
révisé le 20 septembre 2017 par M. Fabien Haddadi M Sc. Fab
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