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Calculateur de puissance en cyclisme

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Sommaire

Qu'est-ce que la puissance en cyclisme ?Composant 1 : gravitéComposant 2 : résistance au roulementComposant 3 : traînée aérodynamiqueComposant 4 : pertes d'énergie dues au cyclismeInterprétation de mon résultatBonus : estimez vos calories brûlées à partir de votre puissanceFAQ

Ce calculateur de puissance en cyclisme est un outil destiné à tous les passionnés de vélo. Avec son aide, vous pouvez explorer la relation entre la puissance que vous produisez et divers paramètres tels que la vitesse, votre position, la pente de la colline ou le type de revêtement. Par exemple, vous pouvez découvrir combien d'énergie vous pouvez économiser en passant de pneus cramponnés à des pneus lisses.

Grâce à ce calculateur de puissance en cyclisme, vous pourrez enfin comparer deux cyclistes aux styles fondamentalement différents : par exemple, un cycliste sur route qui ne descend jamais de son vélo à pneus lisses et un passionné de VTT qui aime les aventures tout-terrain hardcore.

💡 Pour en savoir plus sur le travail et la puissance, consultez notre calculateur de travail et de puissance 🇺🇸.

Qu'est-ce que la puissance en cyclisme ?

La puissance en cyclisme est la puissance que vous produisez avec vos jambes pour faire avancer votre vélo (et, de préférence, pour aller vite). Vous pouvez la considérer comme la mesure ultime de vos compétences en matière de cyclisme : plus vous pouvez produire de puissance, meilleur⋅e vous êtes.

La puissance en cyclisme est mesurée en watts. Un watt correspond à un joule d'énergie produit chaque seconde.

Notre calculateur de puissance en cyclisme est basé sur le modèle décrit en détail dans l'article « What is slowing me down ? Estimation of rolling resistances during cycling ». Il part du principe que la puissance que vous produisez est égale à la somme des résistances que vous devez vaincre, multipliée par votre vitesse. En outre, nous prenons en compte les pertes de puissance.

La formule de calcul de la puissance en watts que nous utilisons pour le cyclisme est la suivante :

P=(Fg+Fr+Fa)×v1−perte\footnotesize P = \frac{(F_\mathrm{g} + F_\mathrm{r} + F_\mathrm{a}) \times v} {1 - \text{perte}}

où :

  • PP – votre puissance
  • FgF_\mathrm{g} – force de résistance due à la gravité
  • FrF_\mathrm{r} – force de résistance au roulement
  • FaF_\mathrm{a} – traînée aérodynamique
  • vv – votre vitesse en m⋅s⁻¹
  • perte\text{perte} – pourcentage de perte de puissance

Dans les sections suivantes de ce texte, nous examinerons plus en détail chaque composante de l'équation de la puissance cycliste.

Composant 1 : gravité

Si vous pédalez en montée, vous devez vaincre la force de gravité. Naturellement, si vous descendez une pente, la gravité vous aidera, vous permettant d'accélérer sans effort supplémentaire.

La force de gravité peut être calculée comme suit :

Fg=g×sin⁡(arctan⁡(pente))×(M+m)\footnotesize \!F_\mathrm{g}\! =\! g\! \times\! \sin{(\arctan\!{(\text{pente}))}}\! \times\! (M + m)

où :

  • FgF_\mathrm{g} – force de résistance due à la gravité
  • gg – accélération gravitationnelle, égale à 9,806 65 m ⁣⋅ ⁣s−29,806\,65\ \mathrm{m\! \cdot \! s^{-2}}
  • pente\text{pente} – la pente de la colline, exprimée en pourcentage (positif pour une montée et négatif pour une descente)
  • MM – votre poids en kg
  • mm – le poids de votre vélo et de tout équipement supplémentaire, également en kg

Composant 2 : résistance au roulement

Le facteur suivant qui vous ralentira sans aucun doute est le frottement entre vos pneus et la surface (voir le calculateur de frottement). Plus la route est lisse et plus vos pneus sont lisses, moins vous subirez de frottements.

La formule de la résistance au roulement est la suivante :

Fr=g×cos⁡(arctan⁡(pente))× (M+m)×Crr\footnotesize \begin{split} F_\mathrm{r} = g \times \cos\!{(\arctan\!{(\text{pente}))}}\\ \times\ (M + m) \times C_\mathrm{rr} \end{split}

où :

  • FrF_\mathrm{r} – la résistance au roulement
  • CrrC_\mathrm{rr} – coefficient de résistance au roulement

Les estimations du coefficient de résistance au roulement CrrC_\mathrm{rr} dans notre calculateur de puissance en cyclisme sont basées sur les conclusions de chercheurs de l'Université de Pretoria et de l'Université de Reims Champagne Ardenne :

Type de surface

Pneus lisses

Pneus cramponnés

Béton

0,002 0

0,002 5

Asphalte

0,005 0

0,006 3

Gravier

0,006 0

0,007 6

Herbe

0,007 0

0,008 9

Hors route

0,020 0

0,025 3

Sable

0,030 0

0,038 0

Composant 3 : traînée aérodynamique

La troisième composante de l'équation de puissance est la traînée aérodynamique. Il s'agit d'une force de résistance à l'air. Contrairement aux deux composantes précédentes, elle dépend de votre vitesse élevée à la puissance deux : plus vous êtes rapide, plus la résistance de l'air est élevée. Cela signifie que plus vous allez vite, plus il est difficile de continuer à accélérer.

La résistance aérodynamique peut être calculée selon la formule ci-dessous :

Fa=0.5×Cd×A×ρ×(v+w)2\footnotesize F_\mathrm{a} = 0.5 \times C_\mathrm{d} \times A \times \rho \times (v + w)^2

où :

  • FaF_\mathrm{a} – traînée aérodynamique
  • CdC_\mathrm{d} – coefficient de traînée
  • AA – votre surface frontale
  • ρ\rho – la densité de l'air
  • vv – votre vitesse
  • ww – la vitesse du vent (positive pour un vent de face et négative pour un vent arrière)

Il est courant d'estimer la valeur de Cd×AC_\mathrm{d} \times A au lieu de déterminer chacun de ces éléments séparément. Nous utilisons les valeurs suggérées par Asker E. Jeukendrup dans son livre « High Performance Cycling » :

Position

Cd×AC_\mathrm{d} \times A

Sur le dessus

0,408

Sur les cocottes

0,324

Dans les drops

0,307

Sur les prolongateurs

0,291 4

Voici les positions des cyclistes les plus courantes :

  • Sur le dessus : les mains tiennent la partie supérieure droite du guidon.
  • Sur les cocottes : les mains tiennent les capots des leviers de frein en haut de la partie incurvée du guidon.
  • Dans les drops : les mains tiennent la partie inférieure de la courbe du guidon.
  • Sur les prolongateurs : les mains tiennent le guidon supplémentaire à l'avant du vélo de triathlon.

En outre, notre calculateur de puissance cycliste estime la densité de l'air à une altitude donnée au-dessus du niveau de la mer (angl. above sea level, a.s.l.) selon la formule barométrique :

ρ=ρ0×exp⁡(−g×M0×hR×T0)\footnotesize \rho = \rho_0\! \times\! \exp\!{\left(\frac{-g\! \times\! M_0\! \times\! h}{R\! \times\! T_0}\right)}

où :

  • ρ\rho – densité de l'air
  • ρ0\rho_0 – densité de l'air au niveau de la mer, égale à 1, ⁣225 kg ⁣⋅ ⁣m−21,\!225\ \mathrm{kg\! \cdot \! m^{-2}}
  • M0M_0 – masse molaire de l'air terrestre, égale à 0, ⁣028 964 4 kg ⁣⋅ ⁣mol−10,\!028\,964\,4\ \mathrm{kg\! \cdot \! mol^{-1}}
  • hh – élévation au-dessus du niveau de la mer
  • RR – constante universelle des gaz pour l'air, égale à 8, ⁣314 459 8 N×m/(mol×K)8,\!314\,459\,8\ \text{N×m}/\text{(mol×K)}
  • T0T_0 – température standard, égale à 288, ⁣15 K288,\!15\ \text{K}

Après avoir substitué les constantes, nous pouvons simplifier cette équation comme suit :

ρ=1,225×exp⁡(−0,00011856×h)\footnotesize \rho = 1,\!225 \times \exp\!{\left(-0,\!000\,118\,56 \times h\right)}

Composant 4 : pertes d'énergie dues au cyclisme

Toute la puissance que vous produisez lorsque vous faites du vélo n'est pas transférée directement aux roues. Une partie est perdue en raison de la résistance de la chaîne ou des poulies du dérailleur.

Notre calculateur de puissance cycliste part de l'hypothèse d'une perte constante de 1,5 % sur vos poulies. Les pertes sur la chaîne dépendent de son état :

  • 3 %3~\% pour une chaîne neuve et bien huilée ;
  • 4 %4~\% pour une chaîne sèche (par exemple, lorsque l'huile a été emportée par la pluie) ; et
  • 5 %5~\% pour une chaîne sèche si ancienne qu'elle s'est allongée.

Vous pouvez consulter cet article sur la résistance mécanique des vélos pour plus d'informations sur les pertes de puissance.

Interprétation de mon résultat

Vous connaissez maintenant votre puissance cycliste. Mais que signifie exactement ce chiffre ? Le tableau ci-dessous donne un aperçu du rapport puissance/poids (puissance pouvant être produite par kilogramme de poids corporel) sur différentes durées, compilé par Dr Andrew Coggan, physiologiste de l'exercice renommé.

Tableau des rapports puissance/poids pour différents types de cyclistes. Chaque colonne présente les différentes durées pendant lesquelles le cycliste peut maintenir sa puissance maximale.

Type de cycliste

5 minutes

20 minutes

1 heure

Loisir

2,5

2,1

1,8

Amateur

3,7

3,3

3,0

Professionnel

7,0

6,1

6,0

Bonus : estimez vos calories brûlées à partir de votre puissance

Pour un cycliste, la puissance est probablement la donnée la plus utile à obtenir. En connaissant votre puissance, vous pouvez en savoir plus sur vos performances, votre santé et même l'état de votre corps. Parmi toutes ces valeurs, la plus courante est la consommation de calories.

Les calories sont un moyen courant de mesurer le niveau d'activité, mais elles vous aident également à mieux planifier votre alimentation et à vous fixer des objectifs, qu'il s'agisse de perdre de la graisse, d'améliorer vos performances ou de développer votre masse musculaire.

C'est pour cette raison que nous avons ajouté la section Consommation d'énergie, qui vous permet d'estimer les calories brûlées lors de votre parcours. Il s'agit d'un processus très simple puisque la puissance et l'énergie sont liées par une seule valeur : le temps écoulé.

Lorsque nous parlons d'un être humain effectuant un travail, nous devons également prendre en compte l'inefficacité de notre corps. Notre corps brûle toujours plus d'énergie qu'il n'en produit et cette différence est ce que nous appelons l'efficacité (voir le calculateur d'efficacité 🇺🇸). Une fois que nous avons intégré ces pertes dans notre formule, nous obtenons le résultat suivant :

calories=puissance×temps/4,180,24\footnotesize \text{calories} = \frac{\text{puissance} \times \text{temps} / 4,\!18}{0,\!24}

Ici, puissance\small\text{puissance} fait référence à la puissance moyenne que vous avez soutenue pendant le temps\small\text{temps} de l'activité, 4, ⁣184,\!18 est le facteur de conversion des joules (unité SI) en calories, et 0, ⁣240,\!24 est l'efficacité (24 %24~\%) d'un corps humain moyen lorsqu'il fait du vélo.

N'oubliez pas qu'il s'agit d'une estimation qui fonctionne mieux pour les sorties à allure soutenue que, par exemple, pour l'entraînement à haute intensité. En effet, l'efficacité de notre corps varie légèrement en fonction de la puissance fournie et du niveau d'effort.

Si vous souhaitez une analyse plus détaillée de votre consommation de calories sur le vélo et des implications en termes de perte de graisse, veuillez consulter notre calculateur de calories brûlées pour le vélo.

FAQ

Quelle est ma puissance à 35 km/h sur terrain plat ?

En supposant que vous pesiez 70 kg et que vous conduisiez un vélo de route bien entretenu de 8 kg, environ 200 W.

De nombreux paramètres influent sur cette quantité, mais on peut dire qu'elle se situe entre la gamme des débutants et celle des professionnels.

Quel est le meilleur type de guidon pour maximiser ma puissance ?

Prolongateurs. Si vous voulez tirer le meilleur parti de vos jambes, utilisez l'extension de triathlon. Le type de guidon influe sur votre puissance en raison de sa contribution à la traînée aérodynamique.

Pour la position sur les prolongateurs, cette contribution est de 0,291 4. Elle passe à 0,307 et 0,324 respectivement pour la position dans les drops et sur les cocottes, et elle est la plus élevée lorsque vous êtes détendu⋅e sur le dessus, avec 0,408.

Quelles sont les composantes de la formule de la puissance en cyclisme ?

Pour calculer la puissance, vous avez besoin de trois éléments :

  1. La gravité Fg, avec la formule :

    Fg = g × sin(arctan(pente)) × (M + m)

    où :

    • g – le paramètre gravitationnel

    • M et m – les masses du cycliste et du vélo, respectivement

  2. La résistance au roulement Fr, avec la formule :

    Fr = g × cos(arctan(pente)) × (M + m) × Crr

    où :

    • Crr – le coefficient de résistance au roulement

  3. La traînée aérodynamique est donnée par la formule :

    Fa = 0,5 × Cd × A × ρ × (v + w)²

    où :

    • Cd – le coefficient de traînée
    • A – la surface frontale
    • ρ – la densité de l'air
    • v – votre vitesse
    • w – la vitesse du vent

Quelle est la puissance maximale d'un cycliste ?

2 400-2 500 watts est la puissance maximale d'un cycliste si l'on considère les efforts courts et maximaux. Pour les longues distances, le record est d'environ 440 watts : Bradley Wiggins a atteint cette puissance incroyable lors de sa tentative réussie de battre le record de l'heure.

À titre de comparaison, lorsque vous faites du vélo pour le plaisir, à une vitesse de 20 km/h, vous générez moins de 100 W ; lors d'une sortie d'entraînement normale à une vitesse moyenne de 35 km/h, vous pouvez atteindre jusqu'à 250 W.

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