Roues Mavic Ultimate, roues de tous les jours ?

[Michel CLAMOT]

Y a-il sur le site un expert en vulgarisation scientifique..? car si je prends référence à mon groupe de copains cyclistes.. il y a un large éventail d'équipement cérébro intellectuel... 😇😆

[Michel DURY]

Et bien dites donc, je ne pensais pas qu'il fallait être ingénieur thermo nucléaire pour faire du vélo! Là, c'est du haut vol, je suis épaté.

Mais Simon est un mec épatant, je l'avais toujours dit :-)

Donc mes R0 ont du gyroscope, de l'inertiel, du périphérique et tout et tout!? J'aurais dû demander ça au vendeur chez Van Eyck, en néerlandais, histoire de voir s'il maîtrise bien sa matière. Il l'a échappé belle...

[Simon RANO]

Je peux être vulgaire aussi si tu veux 😇

Si tu veux une explication vulgarisé sur un aspect scientifique du vélo n'hésite 😉

[Simon RANO]

mais visiblement ça ne suffit pas pour conduire une voiture 😃

[Pascal MARJANSKI]

Merci pour ta réponse Grégory.

[Thierry GEUMEZ]

"C'est aussi cette force (effet gyroscopique) qui nous garde en équilibre sur le vélo. Même à 5 kmh elle est suffisamment importante pour compenser le balancement d'une cycliste assis sur le vélo."

Autant tu m'as convaincu sur la faible influence de l'inertie d'une roue sur la performance cycliste, autant ton explication de l'équilibre à vélo me semble incomplète, sinon erronée. L'effet gyroscopique est stabilisateur dans le sens où il s'oppose à l'oscillation de la roue autour de l'axe de la direction, mais cela est tout de même assez éloigné de l'équilibre dans le sens strict.

L'équilibre à vélo est assuré lorsque la résultante des forces appliquées à l'ensemble vélo/cycliste passe par la base de sustentation constituée par la mince bande reliant les surfaces de contact des pneus avec le sol.

A l'arrêt, la seule force agissante est la pesanteur, elle est orientée verticalement vers le bas. Dans cette situation (ou à très basse vitesse), on n'a d'autres possibilités pour maintenir l'équilibre que de déplacer son corps de gauche ou de droite, ou de tourner le guidon, à condition que la fourche ait un déport. Dans le premier cas, le centre de gravité se déplace par rapport à la base de sustentation, dans le deuxième, c'est la base de sustentation qui se déplace par rapport au centre de gravité.

Dès que l'ensemble est en mouvement, l'autre force qui concerne directement l'équilibre est la force centrifuge qui apparaît à condition qu'on tourne le guidon. Elle est dirigée vers l'extérieur du virage et se combine tout simplement avec la force de pesanteur. La force résultante doit toujours passer par la base de sustentation. On est donc obligé de s'incliner dans les virages. Si on a tendance à tomber vers l'intérieur de la courbe, il suffit braquer très légèrement (imperceptiblement) vers l'intérieur pour augmenter la force centrifuge et recentrer la résultante pesanteur/force centrifuge vers la fine bande reliant les zones de contact des pneus avec le sol. On débraque bien entendu dans le cas inverse, c'est-à-dire si l'on a tendance à se redresser dans le virage, pour diminuer la force centrifuge et obliger l'ensemble cycliste/vélo à tomber vers l'intérieur.

Deux autres forces ont un effet stabilisant (et non équilibrant) dès lors qu'il y a déplacement. L'effet gyroscopique que tu as décrit et qui s'oppose à toute modification du plan de rotation de la roue, et la résistance au roulement de la roue avant appliquée au bras de levier constitué par la chasse qui tend la direction à revenir vers son point milieu.

Ca paraît très compliqué pour les plus réfractaires aux lois de la physique. Pourtant, tout le monde parvient à réaliser les calculs en temps réel. La preuve, on tombe très rarement  😆

[Simon RANO]

Tomber sur le coté revient à une rotation. La force centrifuge concerne les pièces en rotation mais ne "sort" pas du plan de rotation. Si tu as une toupie qui tourne sur le tableau de bord de ta voiture (ou carrément un gyroscope) elle cherchera à rester verticale malgré la force latérale (centrifuge) subie lors d'un virage. 

La force centrifuge s'exerce dans le plan de la roue dans toute les directions à la fois, elle ne constitue pas une force de rappelle qui va t'empêcher de te pencher sur le coté. 

Il ne fait pas confondre la force centrifuge de la roue et celle en virage, elles n'ont rien à voire entre elles. Dans un virage l'inertie du cycliste va créer une force vers l'extérieur du virage afin de s'opposer à son changement de direction, c'est la même force que l'on subit lors d'une accélération ou d'une freinage en ligne droite. Force = masse x variation de vitesse

L'équilibre à vélo n'est pas crée par le déplacement du vélo mais par la rotation des roues. Pour preuve on peut faire du vélo sur un tapis de course alors qu'on ne se déplace pas.

Après garder l'équilibre sur un vélo fait appel à de nombreuses corrections infimes et instinctives. Faire tourner ta roue en la tenant par l'axe et essaye de la faire pivoter à 90 ° tu vas sentir la force liée le moment d'inertie, elle est très importante au regard de la masse de la roue

[Michel CLAMOT]

Simin, je vois ton avatar et je lis tes posts...... Bien choisi professeur. Alors oui, tu te fais chambrer pour ta propension à la littérature artistico pédago technico scientifique... mais bravo... tu relèves le niveau par rapport aux fous agressifs injurieux qui circulent..

[Georges IGOR]

En plus Simon se débrouille pas mal sur le vélo

[Michel DURY]

Amusant comme débat, mais on sort du sujet de base.

Néanmoins, si je puis me permettre, deux réflexions me viennent à l'esprit:

1- l'effet gyroscopique qui contribue à l'équilibre: oui d'accord, mais si un adulte roule sur un vélo d'enfant à très petites roues, il tient quand même en équilibre. Hors, l'effet gyroscopique sera fortement réduit dans ce cas là. Avec un peu d'entraînement, on parviendra à rouler bien droit à faible vitesse.

Fous rires garantis, ce qui ne gâte rien, vous me connaissez...

Mais quid de l'effet gyroscopique dans cette configuration?

2- plus étonnant encore à propos de l'équilibre et de la stabilité, la vitesse. A mon avis, quel que soit l'engin, la vitesse est garante de l'équilibre. Je prends comme exemple un caillou quelconque.

Si vous le jetez violemment, il parcourt une ligne droite parfaite et reste sur sa trajectoire. Admettons (c'est une théorie) que sa vitesse reste constante, il ne chutera pas et gardera sa ligne indéfiniment. 

Si on lui met deux petites roues, il pourra s'appuyer au sol pour avoir un surcroît de stabilité de trajectoire presqu'inutile, mais l'effet gyroscopique ne sera pas prédominant. Par contre, il ne peut pas tourner.

Donc selon moi, l'équilibre du cycliste est essentiellement dû à sa vitesse, et les points de contacts au sol avec les pneus ne lui servent qu'à tourner. A la limite, s'il va très très vite, il peut "voler" comme notre caillou!!!

Bon, c'est un peu tiré par les cheveux mon histoire, mais vous savez que mon esprit est parfois, enfin vous voyez...

Je m'étais fait ces réflexions en voyant les avions de chasse qui pèsent 18 tonnes et qui ont des ailes de même pas 20 m², c'est le même principe. Les ailes ne les portent pas, ou très peu, mais elles servent surtout de stabilisateurs. La vitesse pure suffit à maintenir l'avion en l'air, comme notre déjà célèbre caillou.

La dessus, je vais prendre une aspirine...

Désolé pour le hors sujet, bisou !

[Thierry GEUMEZ]

L'effet gyroscopique des roues d'un vélo qui se déplace à 5 km/h ne peut suffire à maintenir l'ensemble cycliste/vélo en équilibre.

L'équilibre suppose de faire intervenir la pesanteur. On est toujours en équilibre par rapport au sol.

L'effet gyroscopique fait-il intervenir la pesanteur ou dépend-il uniquement du plan dans le lequel il s'exerce ?

[Thierry GEUMEZ]

Michel, tu dois distinguer si ton avion est à hélices ou à réaction.

Lorsque les Ricains sont allés sur la Lune, ils ont pu repartir, malgré l'absence d'atmosphère, grâce à leurs réacteurs.

Dans les mêmes circonstances, un avion à hélices serait resté cloué au sol. Le planeur, lui, a besoin d'air pour se maintenir "en l'air".

[Simon RANO]

Salut Michel 

Je suis encore vaporeux ce matin mais je vais essayer de répondre un peu 😉

1-L'effet gyroscopique seul n'assurent effectivement pas tout l'équilibre. Le fait de pouvoir diriger le vélo de droite à gauche aide aussi énormément d'autant plus que le vélo roule lentement. Sur un vélo enfant un adulte aurait un centre de gravité très haut. Plus le poids est éloigné du point d'appuis plus il va créer un effet de levier important quand on se penche sur le côté en nous entraîner vers le bas, cette force va s'opposer de façon plus grande à l'effet gyroscopique. C'est pour cette raison par exemple que les VTTistes utilisent des selles télescopiques dans les descentes. 

Sur une moto par exemple l'effet gyro est bien plus grand (vitesse + poids) encore et va s'opposer à la rotation des roues autour de l'axe de la fourche, il devient impossible de tourner le guidon (encore plus qu'à vélo). Les deux mécanismes d'équilibre (gyro et direction) vont coexister et se "partager" les plages de vitesse haute et basse.

2- Pour le jet du cailloux il y a trois situation différentes dans ce que tu evoques : 

les trajectoires "balistiques" (vol non propulsé)

le fait de le mettre en mouvement va lui donner une inertie mais tu verras qu'il est encore plus stable si il est lancé avec une rotation sur lui même. Le lancer très fort va lui donner une trajectoire quasi rectiligne c'est vrais mais en réalité il gardera exactement la même trajectoire parabolique qu'un lancé faible. 

La parabole va être tellement tendue qu'elle ne sera pas perceptible à l'oeuil nu. On s'en rend compte avec les corps en orbite. Une fusée doit accélérer à l'horizontale une fois dans l'espace afin d'avoir suffisamment de vitesse pour perpétuellement tomber plus loin que l'horizon. A 7 500  kmh ton cailloux va toujours chuter en cloche mais cette cloche aura la même courbure que la Terre et donc le caillou se déplacera en permanence à l'horizontale du point de vu de quelqu'un au sol, mais vu depuis l'espace il fera un cercle autour de la Terre.

la portance 

C'est le cas de figure des avions. Un avion en vol, même un avion de chasse, est maintenu en l'air parce que les ailes assurent une force de portance qui compense le poids. Le moteur exerce une force vers l'avant qui s'oppose à la trainé. Si l'avion met les gaz il va augmenter sa vitesse horizontale. Il se dirige grâce au surfaces de contrôle qui appuient sur l'air, exactement comme un gouvernail de bateau, ce qui fait pivoter l'avion dans la direction voulue. Pour décoller un avion va avoir besoin d'environ 100 à 300 kmh pour générer assez de portance en fonction de sa conception.

Une fois les moteurs éteins il va planer et perdre de la vitesse à cause des frottement de l'air. Pour rester en vol il va utiliser la gravité pour prendre de la vitesse en piquant. Il maintient sa vitesse en perdant de l'altitude. Un planeur optimise cette situation pour voler très loin en descendant le moins possible grâce à une très grande portance. Ca vitesse minimale pour rester envol est très faible.

A l'inverse la Navette Spatial avait de très petites ailes et avait besoin de descendre en piqué à 400 kmh avant de redresser le nez au dernier moment pour se poser. Autrement elle n'allait pas assez vite et décrochait (tombait car plus assez de vitesse)

Les avions de chasses modernes sont un cas particulier parce qu'ils sont en réalité instables en vol au contraire des avions de ligne ou de tourisme qui restent naturellement l'horizontale sans intervention du pilote. Le pilote de chasse choisi de tourner avec ses commandes mais en réalité il n'agit pas sur les ailerons directement. L'avion est piloté par l'ordinateur qui effectue des centaines de micro correction par seconde pour garder l'avion stable, l'ordinateur applique ensuite les consignes du pilote tout en gardant l'avion stable. Cette instabilité fait que l'avion de chasse ne vas pas chercher à naturellement rester horizontal et devient ainsi hyper maniable. Si l'ordinateur tombe en panne le pilote n'a d'autre choix que de sauter

Les trajectoires propulsées 

C'est je pense ce que tu évoques en parlant d'un cailloux qui garde sa vitesse ou de ton exemple d'avion de chasse. Ca correspond au "vol" des missiles. Le rapport poids/poussé est énorme et il n'y a pas besoin de portance pour rester en vol. Il suffit de diriger le missile dans la direction où l'on souhaite aller. Il n'a besoin que de petits ailerons pour s'orienter. La grosse différence avec un avion c'est que le missile n'a pas d'aile pour prendre appuie sur l'air et ne peut pas prendre de virage serré. 

J'espère que ca répond au mieux à tes questions. Si je me souvient bien il y a un numéro de "C'est pas Sorcier" (dispo sur youtube), la fameuse émission de vulgarisation qui traite de l'équilibre à vélo, il y en a aussi sur les vol des avions, les fusées, etc. Tout ce qu'on aimerait savoir sans être obligé de se farcir les maths qui vont avec.

[Simon RANO]

l'effet gyro est indépendant de la pesanteur. Il est d'ailleurs utilisé pour garder la référence de l'horizon artificiel dans les avions. On peut l'utiliser à des fins de stabilisation, de mesure, et même de contrôle (l'orientation de l'ISS (ou de Hubble) est effectuée par des petit gyroscopes électriques (des roues très rapides) de quelques ou dizaines de kilos malgré les 400 t de la station.

Pour l'équilibre à basse vitesse le fait de pouvoir tourner le vélo pour compenser le balancement est effectivement dominant mais l'effet gyroscopique reste bénéfique mine de rien. 

Comme j'ai dit à Michel plus haut regarde l'épisode de C'est pas Sorcier il est très bien fait, leur explications sont bien meilleures que les miennes et les exemples visuels très bien réalisés.

[Thierry GEUMEZ]

Je viens de réfléchir à ta question de l'équilibre sur tapis roulant en prenant ma douche.

Ici, pas question de faire intervenir la force centrifuge de l'ensemble cycliste/vélo puisqu'il n'y a pas de déplacement de cet ensemble.

Le problème est identique sur les anciens home trainers à trois rouleaux : le mouvement relatif du tapis ou des rouleaux et la rotation des roues provoque un déplacement latéral du vélo à la moindre rotation du guidon (les utilisateurs des anciens HT confirmeront qu'il fallait prendre garde à ne pas "sortir" des rouleaux).

Dans ce cas, le déplacement latéral du vélo permet de replacer la base de sustentation en dessous du centre de gravité, "tout simplement".

[Simon RANO]

Oui la force centrifuge de l'ensemble vélo/cycliste intervient que dans une courbe. C'est elle qui permet de s'incliner dans le virage sans tomber, c'est elle qui à l'inverse nous écarte vers l'extérieur du virage si on ne se penche pas assez. 

L'exemple du tapis sert à illustrer que ce n'est pas le fait que le vélo soit en déplacement qui assure l'équilibre mais bien que ses roues soient en rotation. Oui il a toujours l'effet des oscillations du guidon pour compenser le balancement, mais plus le vélo va vite plus il est facile de tenir l'équilibre. 

Le polygone de sustentation d'un vélo est trop petit pour y garder facilement le centre de gravité à la verticale d'où les mouvements permanents pour le garder en équilibre. En roulant de droite à gauche on génère de la force centrifuge pour ramener le poids du bon coté

La vidéo de C'est pas Sorcier à 5:11 ils expliquent les deux phénomènes, celui que tu décris et l'effet gyroscopique. Sur tapis on ne peut pas utiliser la force centrifuge donc c'est pour cela qu'il est plus difficile de trouver l'équilibre par rapport à la route mais ca reste possible grâce à l'effet gyroscopique. La seule chose qui n'est pas clair dans leur vidéo c'est l'ampleur de la contribution de chaque phénomène en fonction de la vitesse mais c'est déjà bien expliqué

On a pas mal digressé sur le sujet de départ mais c'est sympa! L'équilibre à vélo est multiple mais si on se penche uniquement sur la roue on se rend compte que son inertie se fait sentir uniquement de façon latérale, jamais dans le sens du déplacement.