La science du cyclisme

La conception d’une bicyclette est un processus collaboratif impliquant des ingénieurs industriels, des ingénieurs de logiciel, des graphistes et diverses usines et équipes qui, ensemble, veillent à l’efficacité technique et esthétique des vélos.

La première bicyclette répertoriée (telle qu’on la connaît aujourd’hui) a été fabriquée en 1418 par un ingénieur italien, Giovanni de la Fontana, qui a construit un appareil à propulsion humaine consistant dans quatre roues et dans un cordon rattaché aux vitesses. L’avènement des pneus et de la chaîne de transmission, suivis du développement des vitesses, a révolutionné le cyclisme au 19e siège, lequel poursuit ses progrès depuis, utilisant la science et la technologie pour créer les vélos d’aujourd’hui.

Le cyclisme – particulièrement les compétitions élites – ne serait pas possible sans des assises solides en sciences, en mathématiques, en ingénierie et en technologie. Il dépend des principes fondamentaux de la science. Qu’il s’agisse de la physique de la force et du mouvement, de la biologie du métabolisme, de la production d’énergie, de la conception industrielle avancée et de l’ingénierie ergonomique des composantes et des matériaux, le cyclisme est un sport profondément scientifique.

Ingénierie : l’anatomie d’un vélo

Une conception ergonomique efficace est essentielle à la position des sièges, des pédales et des guidons relativement au corps du cycliste. Le cadre du vélo doit être conçu pour supporter des charges dynamiques, comme les surfaces en asphalte, le poids du cycliste et la force du pédalage. Le vélo présente un design structurel hautement optimisé, mettant à profit les progrès réalisés dans la construction composite pour permettre l’utilisation de matériaux à la fois légers et robustes, comme la fibre de carbone. La fibre de carbone est très rigide et permet une résistance inférieure et une tenue de route plus facile.

Biomécanique : le corps humain à l’œuvre

Le cyclisme est une action dynamique. Une performance efficace exige une posture, une flexibilité, une technique et un positionnement du vélo adéquats. En vélo, le corps entier est en action. Le corps humain n’est pas aussi aérodynamique que les vélos modernes. Pour améliorer l’aérodynamisme des cyclistes, ceux-ci se positionnent de façon à réduire l’exposition de leur région frontale, ce qui réduit la résistance du vent et accroît la vitesse. Le cycliste utilise ses muscles abdominaux pour stabiliser sa colonne vertébrale et son pelvis et conserver son torse et sa tête ans la position désirée. Les muscles des épaules travaillent pour réduire la charge du dos et soulager les mains d’une certaine pression.

Physique : la science en mouvement

Un vélo est un appareil qui peut accroître sa force ou sa vitesse, convertissant l’énergie potentielle en énergie kinésique que le corps et le vélo utilisent à mesure qu’ils accélèrent. Le cyclisme est rendu possible grâce à une physique complexe impliquant de nombreuses petites composantes – le cadre, les pédales, la colonne de direction et les roues – qui communiquent de façon dynamique avec la participation du cycliste.

La technologie des cadres

Au cours des 15 dernières années, les cadres des vélos ont grandement évolué au chapitre de leur développement et de leurs matériaux. Aujourd’hui, ils sont faits de matériaux tels que titane, l’aluminium et la fibre de carbone, qui les rendent plus légers et robustes que jamais. Les concepteurs utilisent des tubes en forme d’ovale ou de larme, optimisent la longueur de l’empattement et emploient des matériaux légers qui permettent aux vélos d’être plus aérodynamiques et de maintenir leur rapport résistance-poids.

Nutrition : la science du mouvement

Les cyclistes convertissent les calories qu’ils obtiennent de la nourriture en énergie équivalente. Bien que le nombre de calories dépensées pendant une randonnée en vélo puisse être difficile à calculer, en moyenne, un cycliste de 82kg roulant à environ 20km/heure brûlera approximativement 650 calories/heure (par comparaison, un participant au Amgen Tour of California peut dépenser jusqu’à 1 000 calories/heure!).

Qui aurait cru que le cyclisme était aussi scientifique? Et cela ne s’arrête pas là. La science joue un rôle important dans toutes les activités de la vie quotidienne, que vous partiez en vélo, prépariez un repas ou, même, dormiez. En fait, si vous regardez d’assez près, vous verrez que la science contribue à tout, même aux gestes les plus simples. Elle est partout.