Les ascensions à vélo expliquées à travers les lunettes de la science de la physique.

 dans ascension à vélo, entrainement, équipement, optimisation, performance, santé, vélo

 Les informations contenues dans cet article sont toutes tirées du livre « Climb » de la revue Bicycling dont les auteurs sont Selene Yeager, coureuse professionnelle de vélo de montagne, entraineure certifiée USA cycling et NASM, auteure et triathlète de Ironman ainsi que les éditeurs de la revue Bicycling.

Comme ce l’est pour n’importe quel objet immobile que l’on tente de bouger, la partie la plus difficile d’une montée est le départ.

Tant au sens figuré qu’en réalité, cela demande un effort très important de partir le mouvement pour entamer une ascension à partir de la position immobile. Il faut surmonter plusieurs forces invisibles, soit la résistance au roulement, la friction de l’air et la gravité.

La résistance au roulement inclut la friction des pneus sur le sol et la friction de la chaîne sur la transmission. Il s’agit de la première résistance qui doit être surmontée. Cette dernière est généralement très facile à vaincre et en peu de temps, les quelques watts que vous aurez générés vous permettrons de devenir mobile et de prendre de la vitesse.

À mesure que vous prendrez de la vitesse, vous devrez affronter une autre résistance, la friction de l’air. Rendu à environ 16 km/h, la résistance de l’air devient la force dominante. Sur une surface plane, il vous faudra environ 40 watts pour la surmonter, ce qui est somme toute, quand même minime. La résistance de l’air devient beaucoup plus difficile à surmonter à mesure que la vitesse augmente.

Photo by Maico Amorim on Unsplash 

Pour passer de 24 km/h à environ 25.7 km/h, il faut accroitre sa puissance d’environ 100 watts à 117 watts, ce qui équivaut à un accroissement de puissance de 17%. La puissance étant corrélée avec la fréquence cardiaque, on peut illustrer cet effort comme de passer de 120 à 140 battements à la minute. Cela explique l’effort important que ça représente de suivre un cycliste qui roule à seulement 1,5 km/h de plus que votre vitesse normale ou pour dépasser un cycliste qui roule 1 ou 2 km/h de plus que vous. Il vous faut accroitre votre puissance d’au moins 17% ce qui est assez exigeant.

Si on regarde la force nécessaire pour passer de 32 km/h à 33,5 km/h, il faut une augmentation de puissance de 208 watts à 237 watts, soit 14% d’augmentation, ce qui représente un accroissement de fréquence cardiaque de 150 à 170 battements par minute. On voit là toute l’importance de créer des vélos et équipements les plus aéros possible pour les cyclistes qui veulent optimiser leur performance.

On parle ici de surfaces planes. Maintenant, ajoutons des inclinaisons. En physique, la puissance nécessaire pour grimper une ascension s’accroit proportionnellement avec le pourcentage d’inclinaison, la vélocité du cycliste ainsi que son poids.

Pour illustrer les effets de l’inclinaison sur la puissance nécessaire pour atteindre un sommet on peut prendre comme exemple un ou une cycliste de 150 livres roulant sur un vélo de 20 livres et tentant de dépasser le KOM* en place (prenons comme exemple un KOM ayant été établi à un peu moins d’une minute à une vitesse d’un peu plus de 30 km/h pour une montée moyenne de 5% d’inclinaison sur 400 mètres). Il faudra déployer 530 watts pour chaque fraction de km/h qu’il ou elle réussira à produire de plus que la vitesse actuelle la plus rapide établie pour ce KOM. Pour donner un peu de perspective, Chris Froom, coureur professionnel ayant gagné 4 fois le tour de France, déploie en général 520 watts lorsqu’il lance une attaque envers ses compétiteurs dans les grandes montées, il faudrait donc à ce ou cette cycliste plus de puissance que Chris Froom pour dépasser le KOM en question.

Il est important de réaliser que rouler à vélo est uniquement possible si l’on réussit à créer de la vitesse. En bas de 8 km/h, on perd énormément d’énergie pour garder une stabilité suffisante pour rouler. Dans le cas de montées très abruptes, il est parfois préférable pour certains de descendre du vélo et de pousser ce dernier. En éliminant le 20 livres du vélo, cela permet d’accroître la vitesse de montée de 13% environ et d’économiser de l’énergie pour le reste de la randonnée. Pour illustrer d’avantage, prenons par exemple la montée du KOM fictif que nous venons de décrire et mettons-la à 18% d’inclinaison. Une telle montée est déjà très difficile à faire pour la plupart des cyclistes et encore plus à grande vitesse. Sachant que de rouler à 8 km/h dans une montée à 18% demanderait une puissance continue de 300 watts (pour le ou la cycliste en question), on convient qu’il s’agit d’un objectif difficilement atteignable pour bon nombre de cyclistes spécialement sur des longues durées.

Degré de difficulté d’une montée selon de pourcentage d’inclinaison.

0 % Plat, à moins d’avoir un vent important, aucune difficulté
1% à 2% Faux plat, peut être difficile mentalement sur des longues distances parce qu’il n’y a pas de sommet à atteindre
3% à 4% Ascension légère, effort semblable à rouler avec un vent de face.
5% à 6% Bonne ascension. La vitesse diminue généralement de moitié. Il est encore possible de monter en alternant sans difficulté de la position assise à debout.
7% à 8% Ascension difficile. On se penche sur notre guidon pour essayer de reposer nos muscles pour atteindre plus rapidement le sommet.
9% à 10% Ici, en plus d’être recourbé(e) sur notre guidon, on grimace et on a commencé à chialer. On se demande si le sommet va finir par arriver.
11% à 12% C’est là que les prières commencent et certains tentent timidement les lignes diagonales.
13% à 15% Les questions existentielles font leur apparition : Pourquoi? C’est quoi le but au juste? Quelle idée d’avoir choisi ce sport? Pourquoi créer des routes aussi inclinées?
16% à 18% Tiens-toi! C’est Jésus, Bouddha ou Allah sur le bord de la route qui me fait un beau signe de main.
18% et plus Une montée de cette envergure est tellement difficile que lorsqu’on la réussit, on sent qu’on a réellement atteint le nirvana.
Gritty mountain biker pedaling up a steep mountain on a sunny summer afternoon.
Pro road cyclist enduring a difficult mountain ascent on his cool bicycle.
CLOSE UP Fit male riding bike over challenging mountain pass with determination
Close-up of an Indian statue with a background on tea plantations. Munnar, Kerala, India

Le chiffre de pourcentage pour décrire une pente équivaut au rapport entre la dénivellation et la distance parcourue. Ainsi une pente de 7% indique que l’on gagne 7 mètres en hauteur sur une distance parcourue de 100 mètres.

un panneau d'avertissement

Il est important de ne pas confondre avec l’angle d’inclinaison de la montée. De ce fait, une pente de 100% indique une dénivellation de 100 mètres sur une distance de 100 mètres, on parle alors d’un angle de 45 degrés et non de 90 degrés.

 

Une pancarte de route donnant Résultats de recherche d'images pour « côté asphaltée maganée québec »l’inclinaison de la montée ou la descente à venir exprime généralement le pourcentage d’inclinaison moyen. Une montée moyenne de 7% qui est constante à 7% pourrait être ressentie très différemment d’une montée moyenne de 7% avec une moitié à 2% et l’autre moitié à 14%.

Il faut également considérer la distance d’une montée ainsi que l’altitude (rareté d’oxygène) et surtout ne pas négliger les conditions de la route. Il y a une différence monumentale dans l’énergie nécessaire pour grimper une ascension sur une belle route en asphalte neuve et l’énergie pour grimper une ascension sur une route d’asphalte en très mauvais état.

 

Le Tour de France définit les ascensions en 5 catégories :

Catégorie 4 Montées courtes et peu inclinées, en moyenne 1,5 à 2 km à 5% d’inclinaison ou 3 à 6 km à 2% ou 3% d’inclinaison
Catégorie 3 Montées un peu plus longues et un peu plus inclinées, ça pourrait être 1,5 km incluant une partie escarpée à environ 10% d’inclinaison ou ça pourrait être 8 à 10 km à une moyenne de 4 ou 5% d’inclinaison
Catégorie 2 Montée difficile. 15 à 16 km à environ 4% d’inclinaison ou 5 à 6 km à 8% environ d’inclinaison
Catégorie 1 Parmi les montées les plus difficiles, n’importe quelle montée allant de 8 km à 8% d’inclinaison à 20 km avec 5% d’inclinaison
Hors Catégorie Folie sur 2 roues, mélanges d’ascension pouvant inclure des portions avec des montées de 10 km à 7 ou 8% d’inclinaison et d’autres portions de 25 km à 6% ou plus.

Les montées seront toujours difficiles, il importe de commencer petit parce qu’il est facile de se décourager. Évidemment, plusieurs facteurs entrent en ligne de compte dans la difficulté à effectuer des ascensions et le choix du vélo peut faire toute la différence. Il faut tenir compte de la géométrie, de la rigidité du vélo, le nombre de vitesses, la qualité de la transmission, les pneus, les roues, les différentes composantes du vélo ainsi que leurs matériaux, aluminium, carbone, etc. Certains nouveaux systèmes de à roulement billes en céramique CERAMICSPEED permettent de gagner jusqu’à 16 watts en puissance. Oui, la force, le poids et la forme physique du cycliste doivent être pris en considération, mais pour ceux qui veulent apprécier la totalité de l’expérience des montées, nous vous invitons à venir nous rencontrer à la boutique et jaser avec l’équipe, il suffit parfois de quelques changements minimes à votre vélo pour créer un rehaussement spectaculaire de votre performance à tous les niveaux.

La boutique Ascension Vélo est l’endroit idéal pour acheter un vélo qui répond exactement à vos besoins et spécifications. Nos mécaniciens sont spécialisés en performance vélo et peuvent vous proposer une panoplie de stratégies pour accroitre la performance de ce dernier, que ce soit au niveau de l’aérodynamisme, du wattage, de la cadence, friction, etc. Nous sommes des passionnés, venez nous voir et jaser de votre situation autour d’un bon café!

Ne manquez pas notre prochain article qui traitera du fameux ratio watts/kilo. Il est clair que le poids d’un cycliste est facteur important pour effectuer des montées. Si vous faites partie de la catégorie des cyclistes plus costauds(des), il ne faut pas se décourager. Plusieurs cyclistes costauds sont passés maitres dans l’art d’effectuer des montées. Il s’agit d’utiliser ses forces et ses atouts intelligemment.

*KOM : diminutif pour « King of the Moutain ou Queen of the Mountain » Expression utilisée par les cyclistes sur Strava (une application pour entrainement qui permet de comparer et donner un classement aux performances des cyclistes par GPS sur certaines sections de parcours ou pour des randonnées entières partout dans le monde). Obtenir un KOM signifie être le ou la cycliste qui a réussi à monter une section spécifique d’un parcours le plus rapidement à date. Les cyclistes vont tenter de battre le KOM pour devenir les détenteurs(trices) du nouveau KOM pour telle ou telle montée.

D’autres billets qui pourraient vous intéresser

Laissez un commentaire

Commencez à taper et appuyez sur Retour pour commencer la recherche