PHQ114: Mecanique I
30 mai 2018 La masse est une mesure de l'inertie de l'objet. Plus l'objet est massif plus il est difficile de le mettre en mouvement (i.e.
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amplitudes du mouvement afin de mettre en évidence le défaut d'isochronisme du pendule. Dans un deuxième temps la mesure de la période d'oscillation en
LE VÉLO EN MOUVEMENT
le moment d'inertie I en mouvement rectiligne est égal à MR2 ? 10 kg/m2 développé
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Précision de la mesure Dv/v = 3/344 = 87 ¥ 10-3 ª 1 %. Une précision de 1 % est tout à fait ou inertie
LE VÉLO EN MOUVEMENT
DYNAMIQUE, CONTRÔLE, CONDUITE & PERFORMANCESABDELAZIZ MANAR, PH.D.
MONTRÉAL, 2017
Brefhistorique
CONTENU
Vélo2.0-Levélodu21
e lamécaniquedu conduite.Lelienentrecestrois delaforceetladémultiplie comportementales.Lacomplexitédes
Levéloenmouvementii
PRÉFACE
n'ontjamaispurentrerchezeux» (Réf.:1)Levéloenmouvementiii
DÉDICACE
audébut. stabilitélatérale. (Chapitre2).Parlasuite,l'ouvragetraitede labiomécaniqueducyclisteen relativementrécente l'intelligencedanscemodedetransport (Chapitre7)etsacontributiondanslaLevéloenmouvement1
INTRODUCTION
Levéloenmouvement 2
vraisemblablementjamaisexisté.BREFHISTORIQUE
Levéloenmouvement 3
roues. premiervélocipèdeàpédales.Levéloenmouvement 4
devant30ര000spectateurs(Réf.:4). canadien,dontlesfrères ilafalluattendrelesannées1970 entière.(Réf.:5) s'estbattuedansl'Angleterre choseaumonde.La codevestimentaire machine.Levéloenmouvement 5
uneplaceégaleàcelle alorsorganisépourprotestercontrecette recommandation,depeurqu'elle devienneuneloi. (Réf.:7) vélocipèdeestrebaptiséLevéloenmouvement 6
cyclistesavecleGrandBi.JohnLawsonaeul'idéed'ajouter
l'avant,mais grandementamélioré. néര!Levéloenmouvement 7
assistanceélectrique.Levéloenmouvement 8
lui le longueurdutubesupérieur haute,lecentredegravitéCONSIDÉRATIONSDYNAMIQUES
ETPHYSIQUESDUVÉLO
Levéloenmouvement 9
dûà maismoins auguidonmêmesilasensibilitéaux lecyclisteaune l'adhérenceaufreinagenotammentsurla roueavantsedétériore. leLECENTREDEGRAVITÉ
ladistributiondesmassesdes centrede gravitédusystème.Levéloenmouvement 10
empattementlong.Momentde
d'angleestdifficile.C'estlecas parexemple.Lastabilitélatéraleduvélo
Levéloenmouvement 11
tournerleguidonRéciproquement,sil'onprocède
F c =mv²/r oùmestlamasse; vestlavitesse; rlerayondecourburedelatrajectoire.Lecyclisteagitdoncdirectement
ThéorieI:L'effetgyroscopique
demodifier quandcelleǦcinetourneLevéloenmouvement 12
rotationautourdel'axeZ.Donc, l'équivalentdu mouvementdeguidonpourtourneràdroite. cycliste.L'effetgyroscopique(
l'équationsuivante:Où:ɟestlavitesseangulairedelaroue;
Levéloenmouvement 13
estlemomentd'inertiedelaroue;Ɍestl'angled'inclinaisonet
estl'amplitudedel'impulsion. inversementproportionnelAinsi,larouefait3
cecas, 2ύ1,0kg/m
2 l'amplitudedubalancementen obtenuen multipliantlestroiséléments:ȹ=0,1*20*1=2N.m
sansl'interventionducycliste. stabilisateur.ThéorieII:L'effetchasse
gyroscopiqueaétéannuléLevéloenmouvement 14
véloestalourdi paruncyclistequilemonte. avantaveclesol.C'estcequ'onappellelachasse.
vélostandard,lachasseestLevéloenmouvement 15
autourdupointdecontact l'autostabilitédeladirection. cycliste. gravitédel'ensembleetle prèsimpossibleàcontrôler. lesensducouple maismaniablesetréactifs.Levéloenmouvement 16
ThéorieIII:Unethéoriedeplusen2011
décidéderevisiterlescritères hypothèsesincorrectesauXXesiècle. quandunvéloen avantquandl'intersectionde uncoupdepoucesurlecôté,leLevéloenmouvement 17
seraitstable. stable,lemécanisme plusrapidement. laforcecentrifugedueàla vélos usuels.Àquandlaprochainethéorieര?
Lecontrôleduvéloparlecycliste
Danslecasoùlavitesseseraitégale
véloetlaréactiondusolsurlevélo. gravitédusystème expriméennewton(N). N. réactiondu solserépartitendeuxapports(R 1 etR 2 )dontlasommeestégaleàla valeurdeP.Levéloenmouvement 18
dedéséquilibre/rééquilibre celled'undébutant. mouvement.Ces d'une systèmecyclisteǦvélo:1Ǧ Conduitenormale:lecentredegravitéetlecentre
depression2Ǧ Margesécuritaire:lecyclistesesentàl'aiseetilestcapablede
retrouveraisémentsonéquilibre.3Ǧ Margedestabilité:lesystèmeestphysiquementstable,maisle
cyclistenesesentpasensécurité. 4Ǧ estimpossible.Lachuteestinévitable.Levéloenmouvement 19
latêteetdes dansl'oreilleinterne contrôleenboucle.Cycliste Vélo
Réaction perceptuelle
S A Y C C Y S A C S IÉtantdonnéeunesituationinitiale(S
I transfert( C Y A S CY).Finalement,larésultante
Levéloenmouvement 20
situationstable(S ALecontrôleenlignedroite
au chaquecoupdepédale. cyclisteǦvélo(Réf.:12) coupdepédale.Lemême roulerun roueavant.Levéloenmouvement 21
papierblanc avecdesamplitudesélevées,Cependant,unelégèregesticulationdu
buste,quientraineunlégerdéportdu rotationlatéraledes debraquageduguidond'uncôtéLevéloenmouvement 22
quatremouvementsestégaleà100%(Réf.:13)
Lecontrôledanslevirage
peutprésenter cycliste,ilvacompenserenDecefait,la
degravitédansle C centrifuge =mv 2 /rLevéloenmouvement 23
composantes: cyclisteǦvélo, lacomposantehorizontaleRsinɌ=mv 2 /rquigénèrelaforce pneusavantetarrièreainsiquele fourcheetlaroueavantLevéloenmouvement 24
l'équilibre. desvirages.Levéloenmouvement 25
musclesstabilisateursdubassin.Pourcomprendre
biologieetlaPourdonneraulecteurune
ᆺLepédalage corpsetlevélo.Lepédalageestun mouvementcirculairecomplexe,alternantsur guidonetlespédales.Ceszonesde contactconstituentdesappuisausensdela musclesquitiennentleshanchessontforts etplusilestaisédepédaler.LesMODÉLISATIONBIOMÉCANIQUEDUCYCLISTE
Levéloenmouvement 26
deseffortsgénérésparlecycliste. par lespédalesetleguidon. ducorpsqui deretourarrière. l'augmentationdelapuissance,les deforcespropulsivesestquasimentnulle.Lepédalage:uncycleenquatrephases
systèmedemanivelle. detransition. principale(appelée principaldanslapropulsion.Levéloenmouvement 27
saduréeesttrèscourtedansle cycle. pédaledroite(Réf.:14) parl'utilisationd'un quelaisserreposerleurLevéloenmouvement 28
passivitéentractiondupremiermembre. pointmorthautVuquelapairedespédalesestmontéesur
unaxede180°,lesphasesdelapédale inégalesetaveccinqpoints delapédale(5). (Réf.:14)Levéloenmouvement 29
hanches,quiserventsurtoutau déterminantsdansle pédalage:A- legrandfessierquiestunextenseurdelahanche;
B- lesquadricepsquisontdesextenseursdugenouetfléchisseurdela hanche; C- lesjumeauxdutricepssuralquisontdesextenseursdelachevilleet fléchisseursdugenou;D- lejambierantérieur
quiestfléchisseurdelacheville; E- leischioǦjambier,composédubicepsfémoraletdusemiǦmembraneuxF- lepsoasiliaquequiestunfléchisseurdehanche.
Sil'onseréfèreauxquatrephasesde
pédalagedelafigure22,onpeut,selondes muscleslesplussollicités(AàF). letricepsqui cettephase,leLevéloenmouvement 30
isométrique. antérieur.Cecouple lapédale.Onobservedurantcette relâchementetde cettephase,legenouamorce laphasesuivante(phaseI).Notons releveursdupied.Lapremièrephaseestcertainementla
delaprésenceounond'uncaleǦpied.Aussi,ilnefautpasperdredevue
quelepédalagesefaitaveclesdeuxmembres membresinférieurs.Silemembreen réaliséparLevéloenmouvement 31
lapuissance l'apprentissageetl'entraînement. contientplusieursEnsecontractantouse
communémentl'ATP. molécules enénergiemécanique.Environ deLaforcemusculaire
elleestproportionnelleà 2 .MaislaLevéloenmouvement 32
desfibres lacontractionestefficace. dedeux deleur 2 ,estlemuscle 150cm2 deladirectionde
Levéloenmouvement 33
musculaireparl'entraînementa lemêmeeffet.Pluslemuscleestgros,plus larotationde lecycledepédalage.Selon courbesestassezstandard. son dupédalageetsesituedansune coupdepédaleestcomplété.Levéloenmouvement 34
affecterlaperformance dumuscle. perturberlacontractionmusculaire etcauserdescrampes. lactiqueseraalorstransforméendioxyde decarboneeteneau.Ainsirecyclé, denouvellesmoléculesd'ATP. d'uneforceàvélod'unedurée
intensitémoyennejusqu'à l'arrivée.Levéloenmouvement 35
Letravailmusculaire
d'uneforce(F)parun déplacement(d): W=F*dégaleà4186
joules. statique. produirelesmuscleseuxǦ musclesecontractetoutense raccourcissant.Ils'agitd'unecontraction concentrique. maintienpostural.Levéloenmouvement 36
Lapuissancemusculaire
estuntravailmusculaireeffectué peutdoncl'exprimercommesuit:Puisqueletravail(W)estdéfiniparF*d
P=W/t=F*d/t=F*v
Donc l'associationdelaforceetdelavitesse. Exemple 2 : un cycliste qui applique une force de 75 newtons sur la pédale et que la vitesse de développement est de 2 mètres par seconde, la puissance générée par le pédalage est de 75 Newtons multipliés par 2 m/sec, soit 150 watts.Ǧdire,ladistance
individuelsdifférents lerapportpoids/puissancequiestle plusimportant.Levéloenmouvement 37
la meilleurcompromis deproduirela pédalage(Réf.:17) musculaires.Levéloenmouvement 38
1J=1N.m=1kg*(m/sec)
2E=1/2mv
2Levéloenmouvement 39
parletempsduparcoursensecondes(720secs).½*85kg*13,88
2 (m/sec)=8187,8J(ou8,19kJ) durantlarandonnée,mais5foisplus.Laproductionénergétique
Commeonl'avuprécédemment,
leréservoird'énergie consommeenL'anaérobiealactique:ce
etneproduitpasde15secondes.
lesang.Ce ou3minutes.Levéloenmouvement 40
soutenu,enproduisant etlegazcarbonique, unindividu.Plus d'endurance. uneffortexplosif,parexempleLEDOPAGE
àutiliser
gazdusang.OrlaVO2MaxdiminueAinsil'améliorationdela
anodine.ÀLevéloenmouvement 41
l'apportenénergie puissancequileursontpropres. d'effort(Réf.:19)Lesapportsénergétiques
minérauxetvitamines.Levéloenmouvement 42
complets painblancetlesucreblanc. graspolyinsaturés.Pourla oméga6etoméga3.Ceci muscles. synthétiser,etles delimiterla permanenceparnos aunimpactdirectsur laperformance. desdéchets.C'estundesconstituants dufluidequilubrifienosarticulationset sodiumetlepotassium. Etlorsquelatempératuredel'organismecommenceàLevéloenmouvement 43
voiture. On constate une diminution de la capacité du travail en fonction de la perte d'eau. À partir de 2 à 3 % de perte d'eau, le rendement musculaire baisse de 20 %. Ce qui veut dire que pour un sportif de 70 kg, à partir de 2 litres de perte d'eau environ, son rendement diminue de 20 %. La déshydratation guette le cycliste amateur ou professionnel, quinéglige de boire suffisamment. Si le cycliste continue de "ௗpousser la machineௗ» sans
s'hydrater, son corps réduira la production de sueur pour conserver ses réserves d'eau. Sa température corporelle grimpera et, si elle dépasse les 41 degrés Celsius, ce sera le coup de chaleur.Lagestiondel'énergie
depratique,desbesoinsénergétiques soutenuet sucrefasse avantetpendantl'effort. deboireauminimum500mlparheurede vélo,etmêmeplusencas detempératureélevée.L'entraînementducycliste
Levéloenmouvement 44
d'augmenterlacapacitéduVO 2 Lecoeur - L'entraînementaérobiefaitaugmenterlepoidsetlevolumeducoeur. distributiondusangverslesmuscles. risquesdeblessures. d'inactivitéphysiqueLevéloenmouvement 45
laperformance. lasantéetlaperformance(Réf.:21)CyclisteamateurCyclisteélite
Cas1Cas2Cas1Cas2
Sorties/semaine1à32à34à75à9
Duréemoyenne
IntensitéMoyenneMoyenneà
élevée
Effetsurla
Levéloenmouvement 46
la l'amplitudedesrésistancesàvaincre. ᆺLesrésistancesàvaincreLarésistancemécanique(R
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