Vous vous tenez à votre porte d’entrée, face à un trek exténuant de trois milles pour travailler. Mais vous n’avez pas votre voiture et il n’y a pas de route de bus. Vous pouvez le faire glisser à pied pendant une heure – ou sauter sur votre vélo et arriver en seulement 15 minutes, en train de transpirer à peine. Vous choisissez ce dernier.
Des millions de personnes feraient le même choix. On estime qu’il y a plus d’un milliard de vélos dans le monde. Le vélo représente l’une des formes de transport les plus économes en énergie jamais inventées, permettant aux humains de voyager plus rapidement et plus loin tout en utilisant moins d’énergie que la marche ou la course, rapporte la conversation.
Mais pourquoi le pédalage se sent-il tellement plus facile que de battre le trottoir? La réponse réside dans la biomécanique élégante de la façon dont nos corps interagissent avec cette merveille à deux roues, le transport pour Londres annonçant même un nouveau tunnel de 2,2 milliards de livres sterling sous la Tamise avec une navette gratuite en particulier pour les cyclistes.
Une machine merveilleusement simple
En son cœur, un vélo est merveilleusement simple: deux roues (d’où “bi-cycle”), des pédales qui transfèrent la puissance à travers une chaîne vers la roue arrière et des engrenages qui nous permettent de réprimer nos efforts. Mais cette simplicité masque un chef-d’œuvre d’ingénierie qui complète parfaitement la physiologie humaine.
Lorsque nous marchons ou courons, nous tombons essentiellement de manière contrôlée, nous attrapons à chaque étape. Nos jambes doivent se balancer à travers de grands arcs, soulevant nos membres lourds contre la gravité à chaque foulée. Ce mouvement oscillant à lui seul consomme beaucoup d’énergie. Imaginez: à quel point serait-il fatigant de balancer même vos bras en continu pendant une heure?
Sur un vélo, vos jambes se déplacent dans un mouvement circulaire beaucoup plus petit. Au lieu de balancer votre poids entier à chaque étape, vous tournez simplement vos cuisses et vos mollets à travers un cycle de pédalage compact. Les économies d’énergie sont immédiatement perceptibles.
Mais les gains d’efficacité réels proviennent de la façon dont les vélos transfèrent le pouvoir humain pour transmettre le mouvement. Lorsque vous marchez ou courez, chaque pas implique une mini-collision avec le sol. Vous pouvez l’entendre comme la gifle de votre chaussure contre la route, et vous pouvez le sentir comme des vibrations qui traversent votre corps. Cette énergie est perdue, littéralement dissipée sous forme de son et de chaleur après avoir été envoyée à travers vos muscles et vos articulations.
La marche et la course impliquent également une autre source d’inefficacité: à chaque étape, vous vous freinez légèrement avant de propulser vers l’avant. Alors que votre pied atterrit devant votre corps, il crée une force vers l’arrière qui vous ralentit momentanément. Vos muscles doivent alors travailler très dur pour surmonter ce freinage auto-imposé et vous accélérer à nouveau.
Embrasser la route
Les vélos utilisent l’une des grandes inventions du monde pour résoudre ces problèmes – les roues.
Au lieu d’une collision, vous obtenez un contact roulant – chaque partie du pneu “embrasse doucement” la surface de la route avant de décrocher. Peu d’énergie est perdue pour impact. Et parce que la roue tourne en douceur pour que la force agit parfaitement verticalement sur le sol, il n’y a pas d’action de freinage d’arrêt. La force de votre pédalage se traduit directement en mouvement vers l’avant.
Mais les vélos aident également nos muscles à travailler au mieux. Les muscles humains ont une limitation fondamentale: plus ils se contractent rapidement, plus ils deviennent faibles et plus ils consomment d’énergie.
Il s’agit de la célèbre relation de force de force des muscles. Et c’est pourquoi le sprint se sent tellement plus difficile que le jogging ou la marche – vos muscles fonctionnent près de leur limite de vitesse, devenant moins efficace à chaque foulée.
Les engrenages à vélo résolvent ce problème pour nous. Au fur et à mesure que vous allez plus vite, vous pouvez passer à une vitesse supérieure afin que vos muscles n’aient pas à fonctionner plus vite pendant que le vélo accélère. Vos muscles peuvent rester dans leur sweet spot pour la production de force et le coût de l’énergie. C’est comme avoir un assistant personnel qui ajuste en permanence votre charge de travail pour vous maintenir dans la zone de performance de pointe.
La marche gagne parfois
Mais les vélos ne sont pas toujours supérieurs.
Sur des collines très escarpées de plus de 15% de gradient (donc vous élevez 1,5 mètre tous les 10 mètres de distance), vos jambes ont du mal à générer suffisamment de force à travers le mouvement de pédalage circulaire pour vous élever, vous et le vélo, le vélo. Nous pouvons produire plus de force en poussant nos jambes directement, donc marcher (ou grimper) devient plus efficace.
Même si des routes étaient construites, nous ne pédalons pas le mont Everest.
Ce n’est pas le cas pour les descentes. Bien que le vélo en descente devient progressivement plus facile (ne nécessitant finalement aucune énergie), les pentes abruptes deviennent en fait plus difficiles.
Une fois que le gradient dépasse environ 10% (il baisse d’un mètre pour tous les dix mètres de distance), chaque étape de descente crée des impacts discordants qui gaspillent l’énergie et stressaient vos articulations. Marcher et courir en descente n’est pas toujours aussi simple que nous nous y attendons.
Pas seulement un dispositif de transport
Les chiffres parlent d’eux-mêmes. Le vélo peut être au moins quatre fois plus économe en énergie que la marche et huit fois plus efficace que la course. Cette efficacité provient de la minimisation de trois principaux drains d’énergie: le mouvement des membres, l’impact du sol et les limitations de la vitesse musculaire.
Alors la prochaine fois que vous passez sans effort devant les piétons lors de votre trajet du matin, prenez un moment pour apprécier l’œuvre biomécanique de l’art sous vous. Votre vélo n’est pas seulement un appareil de transport, mais une machine parfaitement évoluée qui fonctionne en partenariat avec votre physiologie, transformant votre puissance musculaire brute en mouvement efficace.
