[Débat] Vent de dos + vent de face = pas de vent ?

[PascalSR]

j'ai fait 3e solo au 6 heures de l'INSA en 2008, sans entraînement particulier. Mais c'est juste parce que j'ai cassé deux roulements : j'ai dû m'arrêter environ 15 minutes, et j'ai fini avec 3 roues par patin. Sinon, j'étais devant. Je faisais souvent des tours avec l'équipe des « Jeunes LOU » (13-14 ans), qui se défendent très bien dans leurs catégories en courses traditionnelles. Dans la dernière heure, je doublais les jeunes filles de l'équipe, entre autres.

Je pense que ça serait sympa de faire plusieurs courses de 6 heures. Mais pour le 10 mai, pour courir avec/contre RPhil, c'est rapé : je serai à Gournay-en-Bray.

[cpt_caverne]

Non, non il fait "lanterne rouge"... Dsl Pascal lol
(enfin nouveau chausson + 110mm ça devrait aller).

[valino]

.. mais le jour où nous autres open on ira en national la lanterne rouge changera de patins !

[Taz.]

on non il fait "lanterne rouge"... Dsl Pascal lol
(enfin nouveau chausson + 110mm ça devrait aller).

pas tres fair play captain.
Peut etre est il lanterne rouge mais il fait le marathon et va jusqu'au bout alors que la plupart des elites, une fois decroché, ils abandonnent !

[jp2copter]

Coucou, me re-voilà !

Je sors de ma douche après une bonne heure passée dans un mistral à plus de 50km/h.

Le raisonnement de Yann et Toox est parfait en ce qui concerne la vitesse moyenne.
Si on roulait aussi longtemps contre le vent qu’avec le vent dans le dos, la moyenne serait directe. Mais bien évidemment, pour faire la moitié du parcours avec le vent de face et l’autre moitié vent de dos, le temps est forcément différent et on passe plus de temps à ramer qu’à accélérer.

Un (énième) exemple chiffré :
10km à 15km/h à l’aller + 10km à 30km/h au retour est égal à 1h*10/15 + 1h*10/30, soit 40mn + 20mn, soit encore une moyenne de 20km dans l’heure.
Or si le temps était égal à l’aller et au retour, la moyenne aurait été de (15+30)/2, soit 22.5km/h.

Pour suivre Valino sur le plan aérodynamique, si on considère qu’on a dépensé une énergie équivalente contre le vent et vent de dos, c’est que la traînée aérodynamique a été la même dans un sens et dans l’autre. (En négligeant la variation de roulage au sol !). Ca reviendrait à dire que la vitesse relative du patineur à été identique par rapport au vent dans les 2 sens. Donc le problème se ramènerait tout bêtement au cas des vitesses précédemment exposé.

Bien entendu, il est impossible que la vitesse relative du patineur soit identique, particulièrement quand la vitesse du vent est supérieure à celle du patineur vent de dos !
L’explication du mystère : c’est bien une réduction du rendement du roulage au sol avec la vitesse, associée à une réduction d’efficacité du mouvement de patinage qui font qu’on ne roule pas systématiquement plus vite que le vent, quelle qu’en soit la vitesse.

Et inversement, si on avance malgré tout contre un vent avec une vitesse relative impressionnante, c’est que notre mouvement à un rendement supérieur à basse vitesse.
Plusieurs effets sont à prendre en compte : l’appui du patin devient de plus en plus perpendiculaire à la direction du vent opposé, ce qui, tout en réduisant la transformation de l’appui latéral en avancement longitudinal (l’effet de coin qui amplifie la vitesse), permet cependant une utilisation plus directe de notre énergie.
Et également, en se penchant vers l’avant contre le vent, on profite de l’effet de coussin d’air qui nous décharge d’une partie de notre poids. L’économie réalisée en effort vertical peut ainsi être transférée en appui latéro-longitudinal.
On peut ajouter que le roulage, à très faible vitesse, devient négligeable et qu'on va probablement aussi vite contre un vent violent avec des roues de 80mm qu'avec du 110mm (mais pas vent dans le dos!).

Il ressort de ces considérations que si on limite assez bien les dégâts contre le vent, on a paradoxalement une perte d’efficacité bien plus importante vent de dos ! Et que cela ne provient pas de la différence aérodynamique. (bien au contraire, elle aurait été bénéfique s’il n’y avait pas d’autres paramètres… )

[cpt_caverne]

Mais j' le taquine En plus il sait que ça me tenterai bien aussi de pouvoir faire des distances plus longues... (car 30km rapport distance /prix c pas top).
(d'ailleurs il y avait eu un post ou certains se disputaient le titre en toute convivialité).

Roulez cool
cpt

[Taz.]

Mais j' le taquine En plus il sait que ça me tenterai bien aussi de pouvoir faire des distances plus longues... (car 30km rapport distance /prix c pas top).
(d'ailleurs il y avait eu un post ou certains se disputaient le titre en toute convivialité).

Roulez cool
cpt

c cool

[Toox]

(d'ailleurs il y avait eu un post ou certains se disputaient le titre en toute convivialité).

Je m'inscris pour cette année

[PascalSR]

Lanterne rouge, je suis pas sûr que c'est à chaque fois.

Mais dans une course où on part à 40 nationaux, y'en a 15 qui tentent de partir avec les premiers pelotons et y'en a 25 qui se retrouve seuls ou entre eux. Quand je ne suis pas dans un groupe, je suis souvent à la traîne mais sinon c'est moi qui fais lâcher les gars.

Mais avec un certain nombre d'abandons sur 30 ou 40, je me retrouve en général classé entre 22e et 26e, et c'est toujours ça au compteur.

Par exemple, à Besançon, la course s'est finie à 1 h 20 et il me manquait deux tours.

C'est pour ça que j'ai dit que ce serait sympa de faire plus de courses de 6 heures.

[Prosper]

Lanterne rouge, je suis pas sûr que c'est à chaque fois.

Mais dans une course où on part à 40 nationaux, y'en a 15 qui tentent de partir avec les premiers pelotons et y'en a 25 qui se retrouve seuls ou entre eux. Quand je ne suis pas dans un groupe, je suis souvent à la traîne mais sinon c'est moi qui fais lâcher les gars.

Mais avec un certain nombre d'abandons sur 30 ou 40, je me retrouve en général classé entre 22e et 26e, et c'est toujours ça au compteur.

Cette année avec le départ décalé ça va changer considérablement la forme de la course.

[valino]

Coucou, me re-voilà !


Pour suivre Valino sur le plan aérodynamique, si on considère qu’on a dépensé une énergie équivalente contre le vent et vent de dos, c’est que la traînée aérodynamique a été la même dans un sens et dans l’autre. (En négligeant la variation de roulage au sol !). Ca reviendrait à dire que la vitesse relative du patineur à été identique par rapport au vent dans les 2 sens. Donc le problème se ramènerait tout bêtement au cas des vitesses précédemment exposé.

Bien entendu, il est impossible que la vitesse relative du patineur soit identique, particulièrement quand la vitesse du vent est supérieure à celle du patineur vent de dos !

je ne me suis pas bien expliqué : ce que je disais concernait le bilan énergétique. bon, z'êtes prêts on y va

1) Trajet aller, vent de dos.
vent de dos, la trainée aérodynamique F induit une puissance P qui sera motrice si le vent est plus rapide que toi, nulle si tu roules aussi vite que le vent, ou résistante si tu roules plus vite que le vent (ouhaaah .... il est libre Max !)

pour les formules,
F = 0.5*ro*S*Cx* (Vvent - V1)* | Vvent - V1 |
P = 0.5*ro*S*Cx* (Vvent - V1)* | Vvent - V1 | * V1

avec ro la masse volumique de l'air, S la surface frontale du patineur, Cx sa finesse aérodynamique frontale, Vvent la vitesse du vent et V1 la vitesse sur le trajet aller. | x | désigne la valeur absolue de x

En considérant que la vitesse et celle du vent sont constantes, et en appelant t1 le temps du trajet aller, l'énergie E1 est égale à P*t1. Cette énergie est soit récupérée (E1 >0), soit nulle, soit dépensée (E1 <0) par le patineur selon la valeur de V1 par rapport à Vvent.

2) trajet retour, vent de face
quelle que soit la vitesse du patineur, la puissance sera elle toujours résistante et l'énergie toujours dépensée (E2 <0)

pour les formules,
F = 0.5*ro*S*Cx* (Vvent + V1)^2
P = - 0.5*ro*S*Cx* (Vvent - V1)^2 * V2

avec V2 la vitesse du patineur au retour

considérant que le temps du retour est égal à t2, et que les vitesses sont constantes, l'énergie à dépenser sera E2 = P*t2 (E2<0)

3) bilan d'énergie aller retour E = E1+ E2 où E1 peut être >0 ou nul (phase des "bonnes jambes" ...) , mais E1 + E2 lui sera hélas toujours négatif. On verra cela aux applications numériques

4) situation sans vent, aller et retour sont parfaitement symétriques. Si V3 désigne la vitesse du patineur et que t3 est le temps du trajet aller et du trajet retour, on aura :

aller (ou retour) F = 0.5*ro*S*Cx* (V3)^2
puissance : P = - 0.5*ro*S*Cx* (V3)^3 (toujours <0, ou résistante)
énergie : E3 = P*t3 (toujours <0, énergie dépensée)

bilan de l'aller retour sans vent (ou bien caché dans le peloton ...) , E = 2*E3

A.N. (Applications Numériques, incultes ......pffffff)


Si vous le voulez bien , on va maintenant voir quelques ordres de grandeur sur le cas des vitesses mesurées par exemple par notre ami Toox , qui lui a bien constaté que, roulant à V3 = 25 km/h sans vent, il arrivera à faire V1 = 30 km/h vent de dos mais ne fera que V2 = 20 km/h vent de face. Donc le vent ajoute ou retranche 5km/h ... on peut bien sûr modifier ce delta de vitesse.

durée des trajets : soit d = 50 km la distance aller retour. Cela nous donne t1 = 50 mn (vent de dos) t2 = 1h15 (vent de face) et t3 = 1h sans vent
(au passage, JP2Copter, cela fait un n+1 ème exemple sur la démonstration t1 + t2 > 2*t3 .. LOL

pour simplifier enfin la partie aéro, supposons que les paramètres aérodynamiques soient les mêmes dans toutes ces cas de figure (bof !), et que le produit ( 0.5 * ro * S * Cx ) vaille 1,

on trouvera les résultats suivants en fonction de la vitesse du vent (de 10 à 40 km/h) :

A/ à vent nul et V3 = 25 km/h pour le patineur, la dépense énergétique E = - 576 kCal (par la formule 2*E3)
B/ Vvent = 10 km/h, selon le "scénario" Toox (V1 = 30 et V2 = 20 km/h), E = - 600 kCal
C/ Vvent = 20 km/h , scénario "Toox", E = - 784 kCal
D/ 30 km/h de vent .... E = - 1153 kCal
E/ 40 km/h ... E = - 1615 kCal

(en traçant la courbe E = f( Vvent) au début, jolie parabole, puis ça se linéarise ...)

conclusion : plus Zébulon souffle, plus le retour est hard
bien sûr plein de commentaires sur ces chiffres ... les hypothèses simplistes ... mais on touche du doigt que ce l'on gagne d'un côté ne compense pas, mais pas du tout, ce qu'on perd de l'autre ... et que l'on peut être intérêt à rouler doucement à l'aller (vitesse relative petineur/vent la + grande possible) bien redressé (Cx le plus mauvais possible) pour garder du jus au retour, où de toute manière il faudra être compact (Cx faible) et ne pas chercher à aller vite (réduire la vitesse relative patineur).
Une autre façon de résumer : patiner comme un guignol à l'aller et "propre" au retour pour économiser la précieuse énergie ..
...
comme quoi c'est finalement un problème d'optimisation
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j'offre un aspro à ceux qui sont arrivés jusque là

[Taz.]

j'ai tout lu

chez nous le vent est souvent là, (ces jours ci nous avons du vent à 70km/h noté sur la belle carte d'evelyne dheliat.
Alors on fait le choix de partir toujours vent dans la gueule et on serre les dents; on laisse s'epuiser les plus forts en restant bien coincé derrière dans l'aspi. Puis au retour on est trop content

[Toox]

Ouaaah !!

Pour ceux qui n'auraient pas lu, je résume : plus y'a d'vent, plus faut pousser et plus tu s'ras crevé(e)

(valino, tu me dois un aspro)

[Rphil]

BRAVO ! BRAVO ! Valino tu es un des seuls à avoir compris que la puissance dépensée contre l'air, donc pour avancer, est proportionnelle au CUBE de la vitesse 'V' (et au passage la Résistance elle est proportionnelle 'seulement' au carré de V)
Avec ce paramètre 'prouvé' un 'solo' ou bien une équipe 'duo' du Mans par exemple (si aucun des deux duos ne roule durant ce laps de temps), devrait (-aient) avoir compris le 'coût' d'un arrêt - même bref - aux stands...par rapport à l'énergie récupérée sous forme de repos.

[HS:Les records ou victoires, sur longues distances, pour ceux que ça intéresse, ne peuvent être obtenus que par ceux qui ont une capacité supérieure...pour résister à la douleur, et non par ceux qui vont régulièrement se faire dorloter par leur kiné ! c'est tout. ]

[Taz.]

C'est pour ça que je ne serais jamais bon en roller, j'aime pas avoir mal et j'adore me faire dorlotter par ma kiné........Si tu es blonde à forte poitrine, ecris moi lol

[jp2copter]

Non ! Non ! Valino, tu t’étais bien exprimé et j’ai bien interprété ta première proposition (très bien illustrée ensuite par l’application de la formule de trainée aérodynamique) comme une hypothèse logique de consommation constante d’énergie.

Seulement, tu ne prends en compte dans ton bilan énergétique que la résistance aérodynamique. Pour un avion, ça marche très bien.
Au sol, ce qui est correct pour de petits écarts de vitesse, en négligeant d’autres paramètres, ne l’est plus si l’écart de vitesse est significatif.

N’importe quel constructeur automobile confirmera que la résistance de roulement des pneumatiques au sol est responsable en moyenne d’environ 30% de la consommation de carburant.
Non pas à cause du frottement sur la route qui est directement fonction du poids et d’un coefficient, mais qui varie peu avec la vitesse.
Mais à cause de la déformation du pneumatique. C’est le phénomène d’hystérésis qui est en cause. L’énergie employée lors de la déformation du pneu n’est pas intégralement restituée lorsqu’il reprend sa forme. L’échauffement du pneu est là pour en témoigner, un phénomène d’amortissement (de freinage du retour à la forme initiale) est responsable d’une perte d’énergie. Et la force de freinage associée croît en fonction du carré de la vitesse. Et l’énergie perdue (une puissance est une force multipliée par une vitesse) croît donc en fonction d’une puissance 3 de la vitesse, comme le rappelle fort justement Rphil. Ce phénomène est aussi vrai pour une roue de train en acier que pour une roue de roller en uréthane. Mais en pire dans ce dernier cas!

Et ça explique très bien que, malgré une énergie apportée par un vent de dos plus rapide que la vitesse du patineur, (qui s’additionne donc à celle propre dépensée par ce patineur), la vitesse atteinte est limitée. Alors que la seule théorie aérodynamique voudrait que la vitesse du patineur reste supérieure à celle du vent…

Valino, en fonction de chiffres grossiers de vitesse de vent, de calcul de traînée et de vitesse atteinte par le patineur on doit parvenir à déterminer la loi de freinage du roulage et donc le pourcentage moyen d'énergie consommée par ce phénomène pour un patineur.
Rphil, tu as le droit de souffler la bonne réponse!

En attendant, je vais me coucher en méditant avec Toox sur cette maxime de circonstance:
Plus tu pédales moins vite et moins tu avances plus vite... (Ca va bien avec ma signature)

[valino]

oui, je suis d'accord, d'ailleurs en un autre topic je faisais mention à un article de PJ Baum sur skatelog (hélas lien mort !) sur la résistance à l'avancement du au roulage (discussion où aparaissait en autre que le diamètre de roue et le facteur d'amortissement (damping) sont des facteurs influents) ...
disons que ma discussion ici portait seulement sur les effets aéro [titre du topic !] . je suis bien conscient que les autres facteurs ne sont pas à négliger. Mais il n'est pas inutile de procéder ainsi, afin de voir les effets séparés des phénomènes mis en jeu. Quand on les a bien décortiqués un par un, on regarde l'addition des effets (aéro, roulage au sol, dégradation du geste technique, effet de peloton, diététique, discussion avec la belle mère ...) qui vont impacter la performance

[Rphil]

ouais JP2 et Valino, à mes débuts cyclistes il yu avait un ingénieur nommé Claude Genzling artiste, ingénieur qui m'a énormément influencé:
http://www.genzling.fr/

Lui nous a appris plein de trucs en matière de position cycliste, de recherche aérodynamique, etc. le tout mentionné et décortiqué dans l'excellente revue le Cycle à l'époque.

Je luis doit une part de mes records draftés, tant j'ai travaillé et retravaillé la position aéro à roller, notamment en renforçant le dos, beaucoup moins prépondérant à vélo.

Pour bien appliquer cette loi contre la résistance de l'air, et illustrer qu'un simple arrêt aux stands coûte finalement une fortune en énergie non récupérable, scoop annoncé depuis hier sur mon blog:
je ferai cette année en septembre une tentative contre le VRAI record mondial des 24h reconnu FIRS, non drafté de 541km du hollandais Henry Visscher réalisé en 2008, et de 544km (reconnu Guiness) de l'Italien Mauro Guenci réalisé en 2004.

Inutile de dire qu'en matière d'aéro, vent de face, de dos, déperdition d'énergie due à l'écrasement ou à la déformation des roues, de leur poids etc...il y a bien longtemps que j'ai ma petite idée sur la question, quant à le prouver par des formules holà !...j'ai des tas de relevés GPS et courbes cardios, vitesses moyennes etc...pour étayer tout ceci.

[jp2copter]

Tant pis si je me répéte, Rphil!

Tout ce que tu affirmes est d'une cohérence totale sur le fond. (Pas clair pour ceux qui s'attachent à la forme).

Je confirme ton analyse: ne pas s'arrêter est la tactique la moins énergivore pour aller loin. La plus grosse erreur, à éviter donc, c'est d'aller trop vite. Et oui ce satané facteur de puissance au cube! (Ceux qui s'arrêtent cherchent d'ailleurs à un moment, plus les moyens de finir que d'aller vite!).

Ce qui m'impressionne chez toi, c'est ta capacité (avec le travail qu'il y a derrière, j'en ai conscience) à rester dans une posture qui réduit au mieux la trainée tout en minimisant au strict nécessaire l'effort pour tenir la position. Les champions tiennent déjà péniblement le temps d'un marathon. Alors 24h... C'est probablement ce qu'il y a de plus exceptionnel chez toi.

Ainsi, même si tu ne dépensais que la même énergie que moi pour avancer, tu me prendrais déjà 2 km/h de vitesse moyenne. Parce que ta position, je ne suis capable de la tenir que quelques minutes avant de céder sous la douleur, tout en consommant encore plus d'oxygène qu'en restant droit! (foutue inversion lombaire congénitale...)

Comme bien sur, tu es capable (comme n'importe quel champion ordinaire) de développer en continu plus de puissance que moi, on trouvera encore un écart supplémentaire de 2 à 3 km/h.

Et drafté, tu accrois encore l'écart d'1 à 2 km/h supplémentaires. Car avec mes 20km/h de croisière, les groupes intéressants à suivre à ce niveau ridicule de vitesse sont très rares, bien plus que ceux qui roulent avec régularité au dessus de 25km/h, vitesse pour laquelle l'aspiration commence à devenir intéressante...

Mais je te donnes également raison pour ceci: je ne m'amuse jamais à calculer à coups d'équations ce qui va me faire gagner des secondes. L'important c'est d'être en accord avec soi-même et de rouler l'esprit libre.

Et la théorie, je la réserve aux forums, pour ceux qui en ont besoin. Pour mieux s'en libérer?

En tout cas, bonne chance pour un record non drafté. L'intelligence ne suffira pas, il faudra aussi être très fort, dans les jambes autant que dans la tête... (et Sully Prudhomme sera loin)

[valino]

Sympa à toi Rphil d'ouvrir de temps à autres ton jardin ou ton sac à malices (comme tu veux tu choises !) j'ai pris le temps de lire en détail le site en référence de ton dernier post. J'ai eu un peu de mal au début, mais la curiosité l'a emporté ... merci !