Le cycliste britannique Neil Campbell a récemment établi un nouveau record pour le « vélo le plus rapide dans un sillage, " avec une vitesse époustouflante de 280 km/h.

Ce record consiste à mettre à niveau un cycliste dans le sillage d'un véhicule tracteur, puis lâcher le vélo et chronométrer le cycliste sur une distance de 200 m. Le record global s'élève à 296 km/h, mis en septembre 2018 par Denise Mueller-Korenek, qui a été remorqué par un dragster sur Bonneville Salt Flats en Utah.

Mais dans quelle mesure ces vitesses de cyclisme élevées peuvent-elles être attribuées à la performance humaine ? Faut-il un athlète suprême pour maintenir cette vitesse après la libération, ou est-ce que le véhicule fait vraiment tout le travail ? Et si oui, cela signifie-t-il que des enregistrements encore plus rapides sont possibles ?

En considérant l'offre et la demande d'énergie impliquées dans le nouveau record masculin de Campbell, nous pouvons commencer à apprécier les contributions relatives de l'homme et de la machine. Pour cet enregistrement, l'énergie provient à la fois de la combustion du carburant de la voiture et de la puissance humaine.

La puissance nécessaire pour maintenir une vitesse donnée dépend de la force résistive agissant contre le mouvement vers l'avant du cycliste. Sur un parcours plat à vitesse constante, il y a deux éléments clés :

• résistance aérodynamique, également connu sous le nom de traînée aérodynamique
• résistance au roulement, qui couvre largement le frottement entre les roues et la route, le frottement dans les roulements de roue, et l'efficacité de la transmission de puissance des pédales à travers la chaîne jusqu'aux roues.

Surtout, la résistance aérodynamique augmente avec le carré de la vitesse de l'air, ce qui signifie qu'il augmente très rapidement à mesure que la vitesse augmente. Résistance au roulement, pendant ce temps, augmente linéairement avec la vitesse, ce qui signifie qu'il augmente beaucoup moins rapidement à mesure que la vitesse augmente.

Benjamin Thiele, ingénieur système en chef de l'équipe Monash Human Power à l'Université Monash, l'explique ainsi :"En gros, si vous voulez rouler vite et que vous aviez la possibilité d'exclure l'une des forces résistives de la physique, il serait sage d'enlever le composant aérodynamique."

Pour replacer cela dans son contexte, en cyclisme sur piste de niveau élite (où il n'y a évidemment pas de voitures derrière lesquelles se cacher !), la traînée aérodynamique représente généralement environ 95% de la force résistive totale.

Ainsi, le véhicule de remorquage dans la tentative de record de Campbell l'a aidé de deux manières cruciales. D'abord, ça l'a mis au courant, réduisant ainsi sa dépense énergétique lors de l'accélération.

Seconde, la fixation du sillage de la voiture (essentiellement un croisement entre un aileron et une tente, derrière lequel Campbell s'est positionné pendant le trajet) a supprimé une grande partie de la résistance aérodynamique qui deviendrait autrement insurmontable à des vitesses aussi vertigineuses.

En roulant dans le sillage du véhicule, le cycliste connaîtra à la fois des vitesses de vent relatives faibles et une faible résistance aérodynamique. En réalité, si le cavalier est correctement positionné, le flux d'air dans le sillage de la voiture peut en fait générer une force aérodynamique de propulsion - effectivement, le véhicule "traîne" un peu d'air derrière lui, et le cavalier peut ainsi être aspiré avec lui.

Qu'en est-il des exigences physiques liées au maintien de cette vitesse après le largage du remorquage ? Cela dépend principalement de la taille de l'engin utilisé, et de la résistance au roulement qui doit être surmontée. Par mes calculs, et en supposant que la traînée aérodynamique derrière la remorqueuse est négligeable, atteindre 300 km par heure (la prochaine grande étape pour les records de sillage des hommes et des femmes) obligerait le cycliste à maintenir une puissance de 600 à 700 watts pendant les 2,4 secondes qu'il faudrait pour franchir le piège du temps de 200 m.

Cela semble assez réalisable, étant donné que les coureurs du Tour de France peuvent en mettre plus de 1, 000W pendant une minute complète ou plus.

Le véhicule de remorquage est donc vraiment le facteur crucial, plutôt que les performances physiques du cycliste. En réalité, si le motard sortait du sillage après avoir été remorqué jusqu'à 300 km/h, la demande d'énergie pour maintenir cette vitesse serait de l'ordre de 100 kilowatts, soit à peu près les performances d'une moto de grande puissance !

Qu'en est-il des records de cyclisme sans assistance ?

Étant donné l'importance cruciale de surmonter la traînée aérodynamique, il n'est pas surprenant que les équipes cyclistes d'élite investissent autant dans la recherche et le développement en aérodynamisme.

En réalité, l'aérodynamisme des vélos conventionnels et les positions de conduite sont loin d'être optimales. Cela est évident lorsque l'on compare les vitesses atteintes sur des vélos conventionnels avec celles d'un « véhicule allongé caréné à propulsion humaine ». Il s'agit d'un vélo modifié sur lequel le cycliste s'allonge en position allongée, avec les pédales à l'avant, à l'intérieur d'un revêtement aérodynamique appelé carénage.

Le record de vitesse d'un tel véhicule sur une distance de 200 m s'élève actuellement à 144 km/h. C'est environ deux fois plus rapide que les vitesses de pointe atteintes lors des sprints de vélodrome sur un vélo de piste conventionnel.

David Burton, directeur du centre de recherche en soufflerie de l'Université Monash, dit que le cyclisme d'élite a "déjà épuisé les fruits à portée de main lorsqu'il s'agit d'acquérir un avantage concurrentiel grâce à l'aérodynamisme, " compte tenu des règles et contraintes du sport en termes de conception d'équipement et de position du pilote.

Mais il ajoute qu'il existe encore des pistes de recherche de haute technologie pour améliorer les performances, y compris "des techniques de test expérimentales avancées et des simulations numériques hautement résolues des champs d'écoulement autour des cyclistes".

Comme nous l'avons vu plus haut, il existe probablement encore un potentiel pour des vitesses encore plus élevées lorsqu'il s'agit de cyclisme assisté par sillage. Je suggère qu'il est dans le domaine de la performance humaine actuelle de niveau élite d'atteindre des vitesses approchant les 400 km par heure lorsqu'il est enveloppé dans le sillage d'un véhicule.

Peut-être que le défi devient finalement psychologique :quelqu'un oserait-il le tenter ?

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.