Supposons que je roule à une cadence de 50RPM pendant 10 minutes avec un rapport de vitesse de 39x23 sur une colline avec une pente de 10%. Existe-t-il une formule simple pour calculer la puissance requise ?
Vous ne fournissez pas suffisamment d'informations dans votre question spécifique (c'est-à-dire “50RPM pendant 10 minutes avec 39x23 avec 10% de pente”) pour fournir une réponse complète en termes absolus mais, si nous supposons que vous roulez sur un vélo 700c de taille standard, il y a suffisamment d'informations pour faire une bonne estimation en termes relatifs.
Je vais d'abord donner une réponse courte, puis une règle empirique facile à calculer et qui vous situe à environ 10%, puis une réponse plus longue et plus détaillée.
La réponse courte à votre question, en termes relatifs, est de ~ 3 watts/kg de masse totale. Pour convertir cela en watts totaux absolus, il suffit de multiplier 3 watts/kg * de masse totale (en kg) pour vous, votre vélo et tout l'équipement que vous transportez. Par exemple, si vous pesez 70 kg et que votre vélo et tout son équipement pèsent ensemble 10 kg supplémentaires, il vous faudra environ 3 * (70+10) = 240 watts. Si vous pesez 70 kg, cela signifie qu'il vous faudra produire 240/70 = ~ 3,4 watts/kg de masse corporelle. Pour replacer cela dans son contexte, 3,4 watts/kg pendant 10 minutes n'est pas une mauvaise quantité de puissance pour un cycliste occasionnel ; lors d'une marche normale sur un terrain plat, les gens produisent en moyenne environ 1 watt/kg, alors qu'un cycliste professionnel peut être capable de produire plus de 5 watts/kg pendant une heure. On a estimé que Lance Armstrong a produit un peu plus de 6 watts/kg pendant 40 minutes en montant l'Alpe d'Huez pendant le Tour de France.
Voici une règle empirique à utiliser pour convertir la vitesse en puissance sur les pentes raides : Sur une pente raide, multipliez la pente de la colline par votre vitesse en km/h, puis par ~ 3. Si vous mesurez votre vitesse en mph, multipliez par 5 plutôt que par 3. Cela vous donnera une estimation approximative des watts/kg que vous devez produire. Par exemple, si vous montez une côte de 10 % avec un rapport de 39/23 à 50 tr/min sur un vélo de taille standard, vous roulez à ~ 11 km/h (soit environ 6,5 mph). Donc 10% * 11 km/h = 1,1, et 1,1 * 3 = 3,3 watts/kg. Ou bien, si vous mesurez la vitesse en mph, 10 % * 6,5 mph = 0,65, et 0,65 * 5 = 3,25 watts/kg. En gros, tout ce que vous devez retenir pour cette règle empirique est le chiffre 3 si vous mesurez la vitesse en km/h, ou 5 si vous mesurez la vitesse en mph.
Comment ai-je converti votre cadence dans un rapport particulier en vitesse ? Sur un vélo standard de taille normale, la roue arrière “700c” a une circonférence de ~ 2100mm (= ~ 2,1 mètres). Si vous pédaliez à 50 tr/min avec un rapport 39/23, alors (50 tr/min) * (39/23) * (60 minutes/heure) * (2,1 mètres) = ~ 10700 mètres/heure, soit 10,7 km/h, soit 6,6 mph.
Et maintenant, l'explication plus complète. L'équation pour convertir la vitesse en puissance est bien comprise. La puissance totale demandée comporte quatre parties :
Total power = power needed to overcome rolling resistance +
power needed to overcome aerodynamic resistance +
power needed to overcome changes in speed (kinetic energy) +
power needed to overcome changes in elevation (potential energy)
Parmi celles-ci, la partie la plus simple est la puissance nécessaire pour surmonter les changements d'altitude qui, heureusement dans ce cas, est celle que vous demandiez. Sur une colline raide, votre vitesse est faible et les forces aérodynamiques et autres forces de résistance ont tendance à être faibles par rapport à la partie qui monte. La puissance nécessaire pour tenir compte du changement d'énergie potentielle est simple :
watts(PE) = pente * vitesse en mètres/sec * masse totale * 9,8 m/sec^2
ou
watts/kg = pente * vitesse en mètres/sec * 9,8 m/sec^2
Donc, tout ce dont nous avons besoin est d'obtenir la vitesse en m/s. Si vous avez un ordinateur de vélo qui lit en km/h, vous devez diviser km/h par 3,6 pour obtenir m/s et multiplier par 9,8. Si votre cyclo-ordinateur indique la vitesse en mph, il faut diviser la vitesse en mph par 2,25 et multiplier par 9,8. Si vous faites cela, vous verrez que les constantes résultantes sont approximativement de 3 (pour km/h) et 5 (pour mph), comme indiqué dans la règle empirique ci-dessus.