Puissance d’un être humain et unités de mesure

Salut les agrumes,

L’autre jour mon vélo elliptique prétendait que j’ai dépensé 393 kcal en 55 minutes. Je me suis demandé à quelle puissance ça correspondait, et là, suprise, je trouve environ 500 W quelle que soit la définition exacte de la calorie utilisée (c’est vraiment une unité pourrie, je ne sais pas pourquoi du matériel aussi récent utilise encore ça).

Or, dans ma tête, la puissance fournie par un être humain est sensiblement inférieure à ça (je ne suis ni cycliste professionnel, ni spécialement entrainé, et j’étais plutôt cool sur ce passage là).

Je suppose que la différence c’est que mon vélo elliptique me fournit une estimation de l’énergie dépensée, et que les métriques comme celle du deuxième lien sont plutôt une estimation de l’énergie produite, avec au milieu des muscles qui ont un rendement franchement moyen (je tombe sur ~24 %), mais je n’ai pas d’information claire à ce sujet après une recherche rapide (par contre, j’ai beaucoup d’informations sur les compléments protéinés…).

Est-ce que quelqu’un serait capable de me confirmer la logique de raisonnement et les ordres de grandeur ?

Je pense que le vélo fournit effectivement une estimation de l’énergie totale dépensée par le corps plutôt que l’énergie « utile » en sortie. En partant du principe que les gens ont besoin de savoir à quel point ils ont « rendu » ce qu’ils ont mangé¹, plutôt que de savoir à quel point ils seraient capables d’alimenter un grille-pain

D’où, je présume, l’unité exprimée en kcal plutôt qu’en J. Même si les emballages indiquent les J, il reste plus usuel de s’exprimer en kcal pour l’alimentaire (grand public, en tout cas).

Pour m’amuser à comparer avec un truc plus concret et intuitif, j’ai trouvé une action qui correspond à environ 500 W de puissance utile à sa réalisation : soulever une charge de 70 kg sur une trajectoire verticale de ~75 cm (à peu près l’amplitude que j’ai en me baissant et en remontant, bras tendus), le tout en une seconde. Ça nous donnerait $0,75 \times 9.8 \times 70 \times 1 = 514,5$ W. Cette action est parfaitement réalisable avec un entraînement préalable, mais une seconde de ça me paraît bien plus éprouvante qu’une seconde de pédalage à moins que la résistance soit particulièrement élevée (genre démarrage en côte en 6e).

Ton raisonnement semble bon SpaceFox, de ce que j’en sais les performances sorties par les jambes s’approchent plutôt des 100W. (peut-être 100–150W du coup, je ne me souviens plus de la valeur précise, mais ça collerait pas mal)

Pour m’amuser à comparer avec un truc plus concret et intuitif, j’ai trouvé une action qui correspond à environ 500 W de puissance utile à sa réalisation : soulever une charge de 70 kg sur une trajectoire verticale de ~75 cm (à peu près l’amplitude que j’ai en me baissant et en remontant, bras tendus), le tout en une seconde. Ça nous donnerait 0,75×9.8×70×1=514,50,75 \times 9.8 \times 70 \times 1 = 514,50,75×9.8×70×1=514,5 W. Cette action est parfaitement réalisable avec un entraînement préalable, mais une seconde de ça me paraît bien plus éprouvante qu’une seconde de pédalage à moins que la résistance soit particulièrement élevée (genre démarrage en côte en 6e).

Ça revient à faire des squats à haute intensité. Ça se fait très bien. Mais pas pendant 55 minutes, même avec de l’entrainement. Avec les données de Moté, ça fait un squat toutes les 5 secondes. 720 squat en une heure, ça doit piquer, mais ça semble plus réaliste.

Il me semble que les équipements de sport indiquent en général une estimation des calories consommées, pas de la puissance en sortie. Avec semble-t-il une très mauvaise précision car le rendement du corps humain dépend de très nombreux facteurs. De mémoire en vélo nos jambes délivrent en général autour de 100–200W. A titre de comparaison, la puissance maximale d’une voiture est en moyenne de l’ordre de 80 kW.

Petit calcul amusant, notre métabolisme tourne autour de 2000 kcal/jour, ce qui équivaut à environ 110W. Notre corps consomme à peu près autant d’énergie qu’une grosse ampoule à incandescence. Assez impressionnant d’efficacité je trouve.

Salut,

J’ai pu m’amuser à mesurer ma puissance mécanique avec des machines dans une salle de sport. Je fais confiance à l’ordre de grandeur de la mesure, parce qu’il est cohérent entre des machines différentes.

Un effort modéré est aux alentours de 100 W mécaniques (probablement ce que tu as fait comme effort). Un effort un peu soutenu tourne autour de 150–200 W pour moi, et l’effort le plus intense que je puisse faire vu ma force est de 450 W sur un elliptique (mais pas longtemps).

Les machines donnent une estimation de la puissance consommée par le corps avec une unité tordue (les METS), mais qui est cohérente avec des rendements faibles de l’ordre de 20–30%. J’imagine que tout est calibré par rapport à des formules empiriques.

C’est ce rendement minable qui explique que le sport donne vite chaud.

Salut les agrumes,

L’autre jour mon vélo elliptique prétendait que j’ai dépensé 393 kcal en 55 minutes. Je me suis demandé à quelle puissance ça correspondait, et là, surprise, je trouve [environ 500 W

Or, dans ma tête, la puissance fournie par un être humain est sensiblement inférieure à ça (je ne suis ni cycliste professionnel, ni spécialement entrainé, et j’étais plutôt cool sur ce passage là).

Source:SpaceFox

393 kcal en 55 minutes, ça fait 500W en 55 minutes, soit 545 W heure. AMHA, il s’agit d’un travail et non pas d’une puissance.

Après, reste à savoir effectivement ce que mesure ton vélo.

393 kcal en 55 minutes, ça fait 500W en 55 minutes, soit 545 W heure. AMHA, il s’agit d’un travail et non pas d’une puissance.

393 kcal en 55 minutes, ça fait une puissance moyenne de 500 W. Pas une puissance de 500 W en 55 minutes (ce qui ne veut rien dire). Et justement, le chiffre est gonflé parce que les 393 kcal ne sont pas juste le travail mécanique mais une estimation grossière du total travail mécanique + énergie dissipée sous forme de chaleur en faisant une hypothèse sur le rendement du corps humain (qui doit avoir une barre d’erreur assez imposante).

EDIT : après, 20% à 30% n’est pas un rendement si minable que ça, c’est en gros celui des moteurs à essence en conditions citadines.

Merci pour toutes vos réponses !

Je confirme que mon vélo elliptique me donne une énergie que j’ai divisée par un temps, ce qui me donne bien une puissance (moyenne, donc).

Perso, c’est ce que j’appelle un rendement minable.

Ben c’est quand même pas mal qu’un système organique soumis à des contraintes physiques et d’évolution assez fortes arrive à un rendement similaire à un système mécanique mis au point par une intelligence comprenant la thermodynamique avec une source d’énergie comparable (c’est de l’énergie chimique stockée dans des molécules organiques). Surtout quand on pense que nos muscles sont une façon terriblement inefficace de produire du mouvement parce qu’il y a énormément de frottements internes.

Si vous voulez une comparaison intéressante, un mixeur / batteur électrique a un moteur de 1,5 kW, soit 10 - 15 cyclistes d’endurance. Honteusement volée à la BD de Jancovici et Blain, où ils développent la notion de machine-esclave.

Ah oui cette notion est intéressante, Jancovici l’explique aussi ici. Sans énergie fossile ni machines, un français aurait besoin d’environ 500 esclaves pour maintenir son train de vie !