Martin Bier
De nos jours, de nombreux cyclistes passionnés ont sauté dans le train « éternel », dans lequel on monte et descend le même itinéraire de montagne encore et encore jusqu’à ce que la distance totale de ses ascensions corresponde à l’altitude du mont Everest : 8 848 mètres ou environ 5,5 miles. Récemment, un débat a eu lieu sur la question de savoir si un fort vent arrière pourrait aider un pilote à améliorer son temps. Mais apparemment, ce n’est pas le cas, selon un nouvel article publié dans l’American Journal of Physics par le physicien Martin Bier de l’East Carolina University en Caroline du Nord.
Le terme « everesting » tire son nom de George Mallory, petit-fils du légendaire alpiniste des années 1920 George Mallory qui a participé aux trois premières expéditions britanniques de l’Everest. Mallory le plus jeune se préparait pour sa tentative sur l’Everest en 1994, et son entraînement comprenait des entraînements de week-end impliquant de gravir à plusieurs reprises le mont Donna Buang en Australie jusqu’à ce qu’il atteigne l’altitude du mont Everest.
Vingt ans plus tard, un autre passionné de cyclisme australien, Andy van Bergen, a commencé à organiser des événements « éternels » à l’échelle mondiale. Les cyclistes participants choisiraient une colline près de chez eux et suivraient leurs progrès en ligne. Ces événements sont devenus extrêmement populaires en 2020 après que l’apparition de la pandémie de COVID-19 ait déclenché des confinements mondiaux.
Selon Bier, un cycliste en forme moyen a généralement besoin de plus de 20 heures pour réaliser un tel exploit, mais les professionnels peuvent le réaliser beaucoup plus rapidement. Par exemple, le cycliste irlandais Ronan McLaughlin a relevé le défi en un temps record de 7 heures, 4 minutes et 41 secondes le 30 juillet 2020, battant son propre temps sur la même colline (Mamore Gap en Irlande) en mars 2021 pour terminer le défi. défi en 6:40:54.
Bier a utilisé les records de McLaughlin pour son analyse. L’itinéraire utilisé par McLaughlin est un segment de route de 810 mètres avec une montée de 117 mètres. Il n’y avait pas beaucoup de vent lors de la première tentative de McLaughlin en 2020, mais lors de sa deuxième sortie en 2021, il avait un vent arrière d’environ 12 mph (ou 5,4 m/s). Compte tenu de l’amélioration marquée de son époque, il y avait beaucoup de « spéculations qualitatives » dans les cercles cyclistes sur la mesure dans laquelle le vent arrière avait contribué à établir ce record « éternel », certains se demandant si les règles pourraient devoir être modifiées pour limiter les vitesses de vent autorisées pour déterminer les futurs records éternels.
Le paradoxe du cycliste
Bier souligne dans son article que le même vent arrière aurait été un vent contraire lors de la descente de McLaughlin ; la question est donc de savoir si le fort effet du vent arrière dans les montées était plus important que le vent contraire dans les descentes. Il existe un concept connu sous le nom de « paradoxe du cycliste » dans les cercles d’enseignement de la physique : si l’on monte une colline et la redescend à vélo, et qu’il n’y a pas de changement net d’élévation, on pourrait intuitivement s’attendre à ce que les vitesses de montée et de descente s’annulent.
Mais ce n’est pas ce qui se produit, en grande partie à cause de la résistance de l’air. Certes, la résistance de l’air est un facteur négligeable lors des montées, c’est pourquoi les cyclistes expérimentés essaieront de doubler leur puissance/vitesse lors des montées. Cependant, la force de friction de l’air que l’on combat augmente avec le carré de la vitesse. Il faut quatre fois plus de force pour doubler sa vitesse et neuf fois plus pour tripler sa vitesse. Selon Bier, cela « fait des ravages ».
Bier a découvert que même si un vent arrière peut aider un peu lors des montées, le vent contraire a en réalité un effet énorme lors des descentes. En fait, descendre une pente ajoute environ 12 secondes au temps au tour car « il faut du temps pour accélérer jusqu’à la vitesse terminale ». On pourrait améliorer son temps de course en effectuant des tours plus longs. Par exemple, si l’on parcourait une colline deux fois plus longue que la route Mamore Gap de McLaughlin, on ne ferait que 30 accélérations en descente au lieu de 76, ajoutant un peu plus de sept minutes au temps. Il a décrit les 12 secondes ajoutées comme simplement « le prix à payer pour un tour plus court ».
Pour son modèle, Bier n’a pas pris en compte les facteurs physiologiques, notamment le fait que le record de McLaughlin impliquait des tours de cinq minutes, dont quatre minutes consacrées à la montée et une minute à la descente. « En raison des repos réguliers, la puissance fournie pendant l’effort de quatre minutes est probablement supérieure à celle qui pourrait être maintenue sans interruption », a-t-il écrit. « Il est probable qu’il existe un intervalle de temps optimal si l’on fait suivre chaque effort d’un repos qui dure environ un quart du temps de l’effort. L’optimum peut d’ailleurs différer d’un athlète à l’autre. »
Cela dit, « Dans l’ensemble, la physique ne justifie pas la modification des règles constantes pour fixer des limites aux vitesses de vent autorisées », a conclu Bier. « Ce que l’analyse de contrôle nous dit en fin de compte, c’est que les moyens les plus intuitifs pour accélérer les temps de course, c’est-à-dire réduire le poids et augmenter la puissance, sont en effet les moyens les plus efficaces. Il n’existe pas d’astuces astucieuses pour contourner le régime alimentaire et l’exercice nécessaires. »
American Journal of Physics, 2024. DOI : 10.1119/5.0131679 (À propos des DOI).