Les forces qui s’opposent à l’avancement d’un cycliste

Lorsqu’un cycliste pédale, il déploie un effort considérable pour avancer : cet effort sert principalement à lutter contre diverses forces adverses présentes tout au long du parcours. Comprendre la nature et l’ampleur de ces forces est essentiel pour optimiser son énergie, son matériel, et sa stratégie, que l’on soit coureur sur route, cyclotouriste ou pratiquant d’ultra-distance.

1. La résistance de l’air (trainée aérodynamique)

La résistance de l’air est la première force qui s’oppose à la progression sur route plate et en vitesse. Sa particularité : elle croît proportionnellement au carré de la vitesse. Aller deux fois plus vite nécessite quatre fois plus d’énergie pour contrer la traînée.

• À 30 km/h, la résistance de l’air représente déjà 70 à 80 % de l’énergie totale dépensée par le cycliste12.

• À 40 km/h, cette proportion atteint jusqu’à 90 %.

• Sur route plate et sans vent, pour maintenir 30 km/h, un cycliste moyen de 75 kg (avec vélo, équipements) doit produire environ 180 à 200 watts, dont plus de 140 watts sont directement absorbés par la lutte contre l’air.

• Le coefficient aérodynamique (CdA) est central : 0,3 m² pour un cycliste en position basse, 0,5 m² pour une position très droite, ce qui explique pourquoi la position est si importante.

2. La résistance au roulement

Causée par la déformation du pneu sur la route, c’est une force sensiblement indépendante de la vitesse mais proportionnelle au poids total (cycliste + vélo + bagages).

• Sur un bitume lisse, le coefficient de roulement typique (Cr) pour un pneu route performant est d’environ 0,004 à 0,0053.

• Pour un cycliste de 85 kg (75 kg + 10 kg de vélo), cela représente environ 4 à 8 watts à 30 km/h.

• Sur route granuleuse, mal entretenue ou avec des pneus épais sous-gonflés, la résistance peut doubler, voire tripler.

• La résistance due au roulement équivaut habituellement à 8–12 % du total sur le plat, mais devient proportionnellement plus importante à basse vitesse ou pour les vélos surchargés14.

3. La gravité (poids et pentes)

Sur le plat, la gravité agit principalement de façon verticale, mais dès que la route s’incline, elle devient la force dominante à vaincre pour monter :

• Sur une pente de 5 %, pour un total de 85 kg, rouler à 15 km/h requiert environ 130–150 W rien que pour soulever le poids5.

• Chaque pourcentage d’augmentation de pente exige environ 9 à 12 watts de plus pour maintenir la même vitesse, selon le poids du cycliste5.

• Sur les itinéraires de montagne, la lutte contre la gravité peut représenter plus de 70 % de l’effort total, l’aérodynamique devenant secondaire à faible vitesse.

4. Les inerties de mise en mouvement (inertie de translation et de rotation)

À chaque démarrage ou lors de fluctuations de vitesse (arrêts, relances en ville, orages de peloton), il faut vaincre l’inertie cumulée du cycliste :

• L’énergie nécessaire à l’accélération croît avec la masse : passer de 20 à 30 km/h avec 90 kg de masse totale demande près de 1 500 joules, soit l’équivalent de 6 à 7 secondes à 200 watts.

• Les roues lourdes amplifient cet effet : 500 g gagnés sur les roues équivalent à environ 1 kg retiré du cadre en termes de facilité d’accélération.

• Cet effet est particulièrement sensible en ville ou dans les épreuves où les changements de rythme sont nombreux.

5. Les pertes mécaniques (transmission, roulements)

Même parfaitement entretenu, un vélo n’est jamais parfait au niveau du rendement :

• Les frictions de la chaîne, engrenages, pédaliers et roulements absorbent 2 à 7 % de la puissance fournie aux pédales31.

• Pour un cycliste à 200W, c’est 4 à 14W “perdus” en chaleur et bruit (et davantage si chaînes sales ou matériel bas de gamme).

6. Effets de la route : rugosité et vibrations

Les irrégularités du revêtement contribuent à ce que l’on appelle “la résistance de vibration” :

• Sur routes très dégradées, la déperdition d’énergie en vibration peut dépasser 10W, voire plus, absorbés par le corps et les pneus4.

• Ce phénomène, marginal à faible allure sur goudron parfait, devient sensible pour le bikepacking ou l’endurance sur pistes défoncées.

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Facteurs aggravants

• Le vent : Un vent de face de 20 km/h multiplie presque par deux la résistance de l’air — nécessité de fournir plus de 270 W pour tenir 30 km/h au lieu de 180 W6.

• La surcharge (bikepacking, voyages) : Porter 10 kg supplémentaires augmente principalement la résistance au roulement sur le plat, et la gravité en côte, impactant la fatigue à long terme.

• Le choix des pneus : Optimiser la largeur, la pression et la gomme permet de gagner jusqu’à 10W facilement, soit plusieurs minutes gagnées sur 100km sur les mêmes watts.

En quelques mots : 

• Sur plat rapide, l’aérodynamique est la force dominante (jusqu’à 90 % au-dessus de 40 km/h).

• En montée lente, la gravité écrase tout : chaque kilo compte plus que toute optimisation aérodynamique.

• La résistance au roulement et les vibrations du revêtement peuvent devenir notables sur longues distances ou mauvais revêtements.

• L’énergie dépensée “invisible” en inertie et frictions varie selon la régularité du pédalage, la qualité mécanique, et accentue la fatigue sur plusieurs jours.

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Comprendre la ventilation précise de son effort permet d’orienter ses choix de matériel : alléger les roues profite davantage à la relance, peaufiner la position ou l’équipement aérodynamique donne un gain direct sur le plat, des pneus roulants permettent d’économiser des dizaines de watts. C’est donc l’équilibre entre toutes ces forces opposées qui conditionne, chaque jour, la performance et le plaisir du cycliste.