Coup de pédale et vitesse ?

Le Tour de France existe depuis 1903 et il est toujours aussi agréable pour les enfants de regarder passer la caravane.  

Certains auront remarqué que, pour voir les vélos plus longtemps, il suffit de se positionner dans une montée. Bien que les coureurs semblent pédaler à la même cadence, les vélos avancent plus lentement. Comment expliquer cela? 

Les rapports de transmission 

Visualisons le vélo: les pédales, le plateau, la chaîne, les pignons et leurs dents qu’attrape la chaîne. La chaîne sert à transporter la force du pédalage à la roue arrière et le cycliste peut donner plus ou moins de vitesse à son vélo en pédalant plus ou moins vite. Mais il est possible d’optimiser l’effort fourni. 

• Prenons trois cas. Le plus simple: le plateau des pédales est de la même taille que le pignon de la roue arrière (20 dents de chaque côté sur le schéma). Dans ce cas, un unique tour de pédale donne un unique tour de roue, car la chaîne mobilise autant de dents à l’avant qu’à l’arrière.  

• 2e cas: le pignon de la roue arrière a 2 fois moins de dents que le plateau des pédales; à chaque tour de pédale, le pignon arrière fera 2 tours de roue. En effet, les crans de la chaîne sont mobilisés 20 fois sur les pédales; le pignon arrière n’a que 10 dents, chacune sera mobilisée 2 fois. Le vélo va plus vite. 

• 3e cas: le pignon de la roue a 2 fois plus de dents que le plateau des pédales, à chaque tour de pédale, le pignon arrière ne fera qu’un demi-tour. Le vélo va plus lentement. 

Et sur la route, alors? 

Par exemple, lorsque survient une montée, le travail à fournir devient plus important, car il faut contrer l’attraction terrestre en prenant de l’altitude. Parfois, le cycliste ne peut pas pédaler plus vite, car la montée est trop dure; il doit alors optimiser l’effort à fournir. On dit habituellement qu’il doit changer de «vitesse», en modifiant le rapport de transmission entre les pédales et la roue. Cela a deux effets: modifier la vitesse grâce au nombre de dents et, ce faisant, modifier le bras de levier grâce au diamètre du pignon. Se mettre sur le grand pignon arrière augmente la force de torsion. On parle de «couple» en parlant de la résultante des forces tendant à faire tourner un objet. Le cycliste peut donc monter la côte avec le même effort et la même cadence. 

En pratique, en changeant la vitesse de son vélo avec les manettes du guidon, le cycliste tire un câble qui fait dérailler la chaîne sur un autre pignon plus adapté. Ce système s’appelle un dérailleur et il sert également à maintenir la tension de la chaîne.