Frottements de frein et échauffement

Salut à tous,

Il ne s'agit ici ni d'un devoir ni d'un exercice, mais simplement de curriosité scientifique. Je pédale souvent souvent sur un vélo fixe muni d'une résistance réglable. Elle consiste en un frein qui vient serrer la roue lestée avec plus ou moins de force. Je souhaiterais déterminer la puissance (en Watt je suppose) que je dévelloppe dans le vélo.

Mon hypothése de départ :

• En dehors du frein il n'y a pas de perte d'énergie (roulements parfait, etc.)

Je peut connaitre facilement :

• Le poids et les dimensions de la roue
• Les dimensions du frein
• La vitesse de rotation de la roue (ajout d'un capteur)

Mon idée était de travailler sur les frottements de surface entre le frein et la roue pour trouvée l'énergie dissipée dans le frein… Ca fait bien longtemps que j'ai arrété la méca et donc je séche un peu sur comment découper le problème pour arriver sur une piste.

Merci de votre aide

De mémoire j'avais fait un exercice du même genre l'an dernier (c'était un volant d'inertie mais c'est très semblable) et on avait calculé vitesse de rotation avant et après le freinage, ce qui permettait d'autres calculs. Ça pourrait être une piste. J'essaierai de retrouver l'exercice en question.

Je cherche bien à calculer l'énergie injectée par le cycliste dans le vélo

En instantané, j'imagine. En gros ca me servirait d'indicateur de ma performance sur le velo. Donc l'idée c'est de récuperer l'info a un instant donné et a terme de pouvoir faire une moyenne, sur une heure par exemple

Je vais répondre en deux temps :

En instantané, j'imagine.

Si tu es à vitesse constante, sur du plat, en ligne droite et en l'absence de vent, la puissance que tu fournis est égal à la puissance dissipé, qui dépend de plein de choses, en particulier de ta vitesse, tes roues, et le sol. Les deux contributions majeures aux frottements sont :

• Avec l'air.
• Entre tes roues et le sol.

Mauvaise nouvelle, c'est assez compliqué à calculer (ça dépend de la forme de l'objet) ou estimer. Je ne vois pas de solution pour estimer ça sans connaitre la puissance déployée, donc ce n'est pas la bonne méthode pour calculer cette puissance.

En gros ca me servirait d'indicateur de ma performance sur le velo.

La bonne nouvelle, c'est que les frottements ne sont pas grand-chose par rapport à tous le reste. En vélo, c'est le fait de s’arrêter, affronter les côtes, le vent… qui fatigue nécessite d'injecter de l'énergie. Et on peut l'estimer avec les mains.

Si tu connais ta vitesse, ta masse et celle de ton vélo, tu peux en déduire ton énergie cinétique. Tu multiplies par le nombre de fois où tu passes de l'arrêt à ta vitesse de croisière. Pour l'énergie de pesanteur, facile aussi, c'est $mgz$, sachant qu'il faut prendre ici $z$ comme la somme des dénivelées positives.

De là, tu peux faire tout ce que tu veux, des moyennes, calculer la puissance… Ça restera une approximation (pas de vent, frottements négligés…), mais ça donne une idée.

Par contre, pour mesurer ça, je sèche. Quelqu'un d'autre a une idée ?

Ah, petite incompréhension. Quand je parlais de vélo fixe je parle de ce type de vélo :

Du coup ca donne peut être plus de sens à ma question