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Le vélo, c'est aussi de la science
La position d’un cycliste sur son vélo est une des clés pour optimiser sa vitesse de course. La Fédération française de cyclisme collabore avec des chercheurs pour aider les athlètes à améliorer cette position. En piste pour une séance d’optimisation de performance avec l’équipe de France junior au vélodrome national de Saint-Quentin-en-Yvelines.
Ces travaux constituent une collaboration entre les chercheurs du Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes (LAAS) du CNRS , du Centre d’optimisation de la performance sportive de l’université de Franche-Comté (Cops) et de la Fédération française de cyclisme (FFC).
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Conforme aux normes des compétitions internationales, le vélodrome de Saint-Quentin-en-Yvelines dispose d’une piste de 250 mètres de long, de 8 mètres de large et de virages d’un rayon constant de 23 mètres.
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Les protocoles de tests sont l’occasion pour les chercheurs d’observer les athlètes au plus près des conditions réelles. Cette cycliste réalise un test chronométré dans la position la plus aérodynamique possible.
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Le chercheur place des capteurs d’activité embarqués, développés par le LAAS, dans le bas du dos de la cycliste. Les mouvements du bassin peuvent avoir un impact sur la position du corps et donc sur sa résistance aérodynamique.
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Les oscillations de la tête et du casque influent également sur l’aérodynamique de l’athlète durant l’effort contre-la-montre. Des capteurs sont donc aussi placés au niveau de la tête.
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L’ensemble de ces capteurs fournit des mesures aérodynamiques et une image de la position de la cycliste sur le vélo, dans le cadre d’un test avec consigne d'augmentation progressive de la vitesse de déplacement.
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Ce dispositif permet d’effectuer des mesures dynamiques de la position de la coureuse.
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Des capteurs Shimano placés sur les membres de la cycliste enregistrent les caractéristiques de sa position pendant l’effort. Celle-ci pédale à une intensité donnée et à une cadence proche de celle adoptée pendant l’effort.
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Un chercheur vérifie en temps réel les angles entre les membres de la cycliste avec le logiciel utilisé par l’équipe cycliste FDJ. En mesurant ces paramètres, il est possible d’ajuster les réglages du vélo afin d’optimiser la résistance aérodynamique relevée sur la piste.
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Un athlète immobile en position « contre-la-montre » est numérisé en 3D grâce à différents scanners Faro. Il utilise un vélo de poursuite en carbone, doté d’un guidon avec prolongateurs, et un casque « aéro ».
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L’inclinaison de son buste, proche de l’horizontale, et le choix de son casque sont deux éléments fondamentaux de modification de la traînée aérodynamique. Ils constituent des facteurs de performance.
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L’image 3D obtenue grâce au scanner permet de réaliser des simulations numériques visant à associer la modélisation et l’expérimentation, en complément de mesures réalisées en soufflerie. Ces techniques orientent le choix de la position et de l’équipement du cycliste.
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Le cycliste tente ensuite de reproduire en conditions réelles la position dite « aéro » définie grâce à la numérisation 3D et aux mesures en soufflerie.
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Des capteurs placés dans la roue arrière enregistrent la puissance mécanique développée par la cycliste et la vitesse de déplacement du vélo. Les données obtenues permettent ensuite de calculer la résistance aérodynamique.
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L’abaissement du buste est connu pour réduire la traînée aérodynamique. Mais, à partir de certaines inclinaisons, un conflit peut naître avec la puissance produite par les membres inférieurs. Des capteurs permettent d’observer l'évolution de ces deux variables au cours du temps.
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Une prochaine version de capteurs, intégrés au textile, permettra le même type de mesures en condition de compétition. L’engagement des coureurs est plus élevé en compétition, ce qui entraîne des variations de position plus importantes que celles observées durant les tests.
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