Le vélo en chiffres

Les outils en un coup d’œil

Le vélo est une machine d’une honnêteté remarquable. Un tour de pédale fait tourner la roue arrière selon le rapport entre les dents du plateau et du pignon, et le vélo avance de la circonférence de la roue. Si vos jambes s’alourdissent en côte, c’est que la gravité vous tire vers l’arrière avec une force égale à votre poids multiplié par le sinus de la pente ; si vous vous essoufflez au-delà de 30 km/h, c’est que la puissance nécessaire pour vaincre l’air croît avec le cube de la vitesse. Les calculateurs de ce chapitre appliquent cette physique simple et honnête à votre vélo et à votre corps.

Sous chaque calculateur, vous trouverez la formule utilisée, la façon de lire le résultat et des conseils pour exploiter ces chiffres en pratique. Le résultat est un point de départ, pas une vérité. À pression égale, les sensations varient selon la marque du pneu et la largeur interne de la jante ; à estimation calorique égale, la dépense réelle dépend de la composition corporelle et du rendement de chacun. Prendre les chiffres comme référence puis affiner selon ses sensations : voilà la meilleure façon d’utiliser ces calculateurs. Les valeurs saisies ne sont transmises nulle part : tous les calculs se font uniquement dans votre navigateur.

Calculateur de braquets et de vitesse

Les vitesses sont la manière dont le vélo comprend vos jambes. Les jambes produisent leur force le plus efficacement autour de 80 à 100 tours de pédale par minute, alors que la pente et le vent changent sans cesse. Pour combler cet écart, la transmission modifie la combinaison entre plateau avant et pignon arrière, ce qui permet d’atteindre différentes vitesses à une même cadence. Saisissez ci-dessous vos plateaux, votre cassette, la taille de vos roues et votre cadence : la vitesse de toutes les combinaisons s’affiche dans un graphique et un tableau.

Le calcul : du rapport à la vitesse

Tout part du rapport de transmission : le nombre de dents du plateau divisé par celui du pignon. Avec un plateau de 50 dents et un pignon de 25, il vaut 2,0 : un tour de pédale fait tourner la roue arrière deux fois. En le multipliant par la circonférence de la roue, on obtient la distance parcourue par tour de pédale, le développement. Un pneu 700×28c mesurant environ 2 136 mm de circonférence, un rapport de 2,0 fait avancer d’environ 4,27 m par tour. Enfin, en multipliant le développement par la cadence et par 60, on obtient la distance parcourue par heure ; divisée par 1 000, la vitesse en km/h.

Vitesse (km/h) = (plateau ÷ pignon) × circonférence de roue (m) × cadence (tr/min) × 60 ÷ 1000

Le gear inch, indicateur utilisé de longue date dans le monde anglophone, est le rapport multiplié par le diamètre de roue en pouces. C’est un héritage de l’époque du grand bi, sans chaîne, où le diamètre de la roue avant faisait office de braquet. Un gear inch de 30 équivaut à entraîner directement un grand bi de 30 pouces de diamètre. On considère généralement qu’en dessous de 25, c’est un braquet très léger qui permet de grimper des chemins raides, et qu’au-delà de 100, c’est un grand braquet pour la vitesse sur le plat ou la descente. En France et en Europe continentale, on utilise plutôt le développement (en m).

Lire le graphique : chevauchements, écarts, chaîne croisée

Sur le graphique, les zones où les lignes des différents plateaux se chevauchent sont des zones redondantes, où l’on obtient une vitesse similaire sans changer de plateau. Un 2×11 offre en théorie 22 combinaisons, mais seulement 13 à 15 rapports réellement distincts de plus de 3 %. Les « rapports utiles » du calculateur correspondent aux combinaisons non croisées, classées par rapport, en ne comptant que celles qui diffèrent de plus de 3 % de la précédente.

L’écart entre les points d’une même ligne correspond à l’étagement. Avec des pignons rapprochés d’une dent (11-12-13), la cadence ne change que de 7 à 8 % à chaque changement et le rythme n’est pas cassé ; sur une cassette très étendue comme une 10-51, l’écart atteint 15 à 20 % côté grands pignons, et en montée, chaque changement se ressent nettement dans les jambes. Plage étendue et étagement serré s’excluent mutuellement : c’est aussi pourquoi le vélo de route privilégie le 2x et le VTT le 1x.

Croiser la chaîne, c’est utiliser le grand plateau avec le plus grand pignon, ou le petit plateau avec le plus petit. La chaîne travaille en biais : bruit et frottements augmentent, chaîne et dentures s’usent plus vite, et la chaîne peut toucher la chape du dérailleur avant. Avec deux plateaux ou plus, le calculateur marque comme croisés les deux pignons extrêmes de chaque côté. La plupart de ces combinaisons ont un équivalent plus rectiligne sur l’autre plateau : cherchez-le sur le graphique. Les transmissions 1x ne sont pas marquées, compte tenu de la conception de leur ligne de chaîne, mais utiliser longtemps les pignons extrêmes accélère quand même l’usure.

Calculateur de pression des pneus

La pression est le levier de réglage le plus puissant qui soit : gratuite, elle modifie à la fois le confort, la vitesse, l’adhérence et la résistance aux crevaisons. On croyait autrefois que « plus c’est dur, plus c’est rapide », et il était courant de gonfler un pneu de 23 mm à 120 psi ; on sait désormais, essais à l’appui, que sur une route réelle, au-delà de la pression adéquate, l’énergie se perd en vibrations et l’on va en fait moins vite. Le calculateur ci-dessous estime, à partir du poids, de la largeur de pneu et du revêtement, des pressions avant et arrière qui serviront de point de départ.

Le calcul : 15 % d’affaissement du pneu

Ce calculateur repose sur le principe des « 15 % d’affaissement » (tire drop), établi à partir de mesures par l’auteur technique américain Frank Berto. L’idée : la pression à laquelle le pneu, sous le poids du cycliste, s’écrase d’environ 15 % de sa hauteur offre le meilleur équilibre entre résistance au roulement, confort et protection de la jante. La charge supportée par un pneu équivaut à peu près à la pression × la surface de contact ; à affaissement égal, un pneu large a une surface de contact plus grande et supporte donc la même charge à une pression bien plus basse. Le calculateur répartit le poids total (cycliste + vélo + bagages) selon la distribution habituelle en position route ou gravel, 46 % à l’avant et 54 % à l’arrière, puis calcule une valeur de base par une formule approchée, proportionnelle à la charge de chaque roue et inversement proportionnelle à la largeur du pneu élevée à la puissance 1,55 environ.

Quelques coefficients de correction sont ensuite appliqués. Le tubeless, qui supprime le pincement de la chambre entre la jante et l’obstacle (« snake bite ») et réduit les frottements internes, permet environ 8 % de moins. La route dégradée retire environ 6 %, le gravel 14 % et le tout-terrain 20 %, pour que le pneu « avale » les aspérités ; sur sol mouillé, on retire encore 5 % pour agrandir la surface de contact. Ces coefficients sont des moyennes établies d’après les tendances des tableaux de pression publiés par SRAM-Zipp, SILCA et les fabricants de pneus.

Utiliser le résultat et limites de sécurité

Le chiffre obtenu est un point de départ. Roulez d’abord quelques fois avec la valeur calculée ; si les chocs de la route remontent sèchement dans les mains et le bassin, baissez de 2 ou 3 psi ; si le pneu s’écrase mollement en virage ou si vous sentez la jante toucher, remontez. La plage de ±5 % indiquée dans le résultat est celle qui satisfait la plupart des cyclistes. Les instruments de mesure étant souvent imprécis (deux manomètres de pompe peuvent différer de plus de 5 psi), il importe davantage de toujours utiliser le même manomètre que de viser un chiffre exact.

Calculateur de calories et de puissance

Le vélo est une activité où le poids repose sur la selle, ce qui ménage les articulations, tout en permettant de dépenser beaucoup d’énergie pendant longtemps. Mais combien brûle-t-on en une heure de vélo ? Ce calculateur estime les calories dépensées à partir de votre vitesse moyenne ou de la puissance moyenne mesurée par un capteur, puis traduit ce chiffre en aliments familiers.

Le calcul : pourquoi kJ et kcal sont presque égaux

Le chiffre affiché par un capteur de puissance correspond au travail mécanique fourni aux pédales. Une heure à 150 W de moyenne représente 150 J/s × 3 600 s = 540 kJ de travail. Mais le corps n’utilise qu’une partie de l’énergie chimique tirée des aliments pour faire tourner les pédales ; le reste part en chaleur. À vélo, ce rendement brut se situe généralement entre 20 et 25 %. Avec un rendement de 24 %, l’énergie réellement dépensée est de 540 ÷ 0,24 = 2 250 kJ ; comme 1 kcal = 4,184 kJ, cela fait environ 538 kcal. Le rendement de 24 % et le facteur de conversion de 4,184 s’annulant presque, on en tire la règle pratique : « à vélo, kJ ≈ kcal ».

En mode vitesse moyenne, on estime d’abord, à l’aide d’un modèle physique (le même que celui du simulateur de puissance de la section suivante), la puissance moyenne nécessaire pour maintenir cette vitesse. On suppose un vélo de 10 kg, la position confortable d’un cycliste amateur (CdA 0,45) et un asphalte ordinaire (Crr 0,006), puis on ajoute 15 % pour tenir compte des accélérations, du vent et des variations de revêtement d’une route réelle. La pente équivalente du « type de parcours » traduit en pente moyenne la part de l’énergie dépensée en montée qui n’est pas récupérée en descente (freinage, résistance de l’air à vitesse plus élevée). Sur une vraie sortie, arrêts aux feux, accélérations et vent font qu’à moyenne égale, la valeur peut différer de celle d’un capteur de puissance : si vous en avez un, le mode puissance est bien plus précis.

La méthode MET, affichée à titre de comparaison, utilise les équivalents métaboliques du « Compendium of Physical Activities » américain. On multiplie une valeur fixée par tranche de vitesse (6,8 MET de 16 à 19 km/h, 8,0 MET de 19 à 22,5 km/h, 10,0 MET de 22,5 à 25,5 km/h, etc.) par le poids (kg) et la durée (h). Simple, elle ne tient toutefois compte ni de la pente ni du vent, et la valeur saute en escalier aux limites des tranches. Les valeurs MET incluent en outre le métabolisme de repos et, issues de mesures en laboratoire, tendent à surestimer la dépense d’une sortie amateur ordinaire. Mieux vaut donc voir les deux valeurs comme une fourchette basse et haute : la dépense réelle se situe généralement entre les deux.

Simulateur de puissance nécessaire

Quand le vélo avance, les jambes du cycliste luttent contre trois adversaires : la résistance au roulement, due à l’écrasement du pneu sur le sol ; la gravité, qui vous retient en côte ; et la résistance de l’air, que le corps et le vélo doivent fendre. S’y ajoutent les pertes de transmission dans la chaîne et les roulements. Ce simulateur montre, en faisant varier la position, la pente, la vitesse, le poids et le vent, la part de puissance absorbée par chaque résistance.

Formules utilisées

P = ( Crr·m·g·cosθ + m·g·sinθ + ½·ρ·CdA·v_a² ) · v ÷ η

Ici, m est la masse totale du cycliste et du vélo (kg), g l’accélération de la pesanteur (9,81 m/s²), θ l’angle de la pente (arc tangente de la pente en % ÷ 100), v la vitesse par rapport au sol (m/s) et v_a la vitesse par rapport à l’air, vent compris. ρ est la masse volumique de l’air, prise à 1,2 kg/m³ (niveau de la mer, environ 20 °C), et η le rendement de la transmission, fixé à 97 %, valeur courante pour une transmission à chaîne propre et bien entretenue. Autrement dit, on suppose qu’environ 3 % de la puissance à transmettre à la roue se dissipe en chaleur dans la chaîne et les roulements.

Le CdA est le produit du coefficient de traînée (Cd) par la surface frontale (A) : il exprime à quel point vous êtes « large » pour l’air. Position droite de vélo de ville : 0,5 à 0,6 m² ; vélo de route, mains sur les cocottes : environ 0,32 à 0,40 m² ; mains en bas du cintre, buste penché : 0,28 à 0,32 m² ; position de contre-la-montre avec prolongateurs : environ 0,20 à 0,25 m². Voilà pourquoi les pros passent des heures en soufflerie à peaufiner leur position. À 40 km/h sur le plat, plus de 80 % de la puissance sert à vaincre l’air : réduire le CdA de 10 % seulement rend nettement plus rapide à puissance égale.

Ce que disent les chiffres

En jouant avec les curseurs, quelques lois apparaissent. Premièrement, sur le plat, la résistance de l’air domine. Si la vitesse double, la « force » aérodynamique est multipliée par quatre et la « puissance » nécessaire pour la vaincre par huit. C’est pourquoi passer de 30 à 40 km/h coûte bien plus de puissance supplémentaire que passer de 20 à 30 km/h. Deuxièmement, en montée, la gravité domine. Pour grimper une pente de 7 % à 12 km/h, la résistance de l’air ne représente que quelques dizaines de watts, alors que la gravité en exige plusieurs centaines. En côte, le rapport puissance/poids (W/kg) compte donc plus que la position, et chaque kilo de vélo pèse davantage que sur le plat.

Troisièmement, le vent de face est plus impitoyable qu’on ne le croit. Rouler à 25 km/h face à un vent de 15 km/h revient, pour l’air, à rouler à 40 km/h. C’est le même principe qui permet, dans un peloton, aux coureurs abrités derrière les autres (dans l’aspiration) d’économiser 20 à 30 % de puissance ou plus. La « vitesse équivalente sur le plat sans vent » affichée dans le résultat est la vitesse que vous atteindriez en développant la même puissance sur le plat sans vent : pratique pour mesurer ce que représente votre effort en montée ou face au vent.

Calcul rapide de la taille de cadre et de la hauteur de selle

Un vélo mal adapté reste inconfortable, quel que soit son prix. Trop grand, le cintre est loin et le dos comme la nuque souffrent ; trop petit, on se sent à l’étroit, les genoux près du cintre. Le calculateur ci-dessous donne un point de départ pour la taille de cadre et la hauteur de selle à partir de votre seule taille et de votre entrejambe. La méthode de mesure et le réglage détaillé sont traités au chapitre 04, Montage et réglage.

La hauteur de selle est calculée avec la formule entrejambe × 0,883, popularisée par Greg LeMond : c’est la distance entre l’axe de rotation du pédalier (boîtier) et le dessus de la selle, mesurée le long du tube de selle. La méthode des 109 %, affichée à côté, fixe la distance entre l’axe de la pédale au point mort bas et le dessus de la selle à 109 % de l’entrejambe. Ces deux formules empiriques supposent des manivelles de 170 à 172,5 mm : après réglage, vérifiez qu’au point mort bas votre genou reste fléchi d’environ 25 à 35 degrés. Pour ménager vos articulations, déplacez la selle par petites touches, de 5 mm au maximum à la fois.

Chaque fabricant mesure ses cadres à sa manière : un même « 54 » peut correspondre à des dimensions réelles différentes. Le calculateur affiche aussi les formules de conversion traditionnelles, entrejambe × 0,665 (cm) pour la route et entrejambe (cm) × 0,226 (pouces) pour le VTT, mais aujourd’hui, comparer le stack et le reach est plus fiable que la longueur du tube de selle. Si vous êtes entre deux tailles, on choisit généralement la plus petite si l’on est souple et que l’on veut une position agressive, la plus grande si l’on privilégie le confort ; un essai en magasin reste le plus sûr.

Calculateur de longueur et d’usure de chaîne

Les chaînes neuves sont le plus souvent livrées longues, avec 112 à 126 maillons : il faut les raccourcir pour votre vélo. Trop courte, la chaîne tire sur le dérailleur arrière quand vous combinez grand plateau et grand pignon, au risque d’abîmer la patte ou le cadre ; trop longue, elle se détend sur les petits braquets, fouette ou saute. De plus, une chaîne s’allonge à l’usage à mesure que ses axes et rouleaux s’usent : détecter cet « allongement » à temps est le secret pour faire durer cassette et plateaux.

Formule de longueur de chaîne

L (pouces) = 2 × C + F ÷ 4 + R ÷ 4 + 1

C est la longueur des bases (en pouces), F le nombre de dents du plus grand plateau, R celui du plus grand pignon. Le pas de la chaîne (distance d’axe à axe) étant de 1/2 pouce, il faut 1/2 pouce de chaîne pour envelopper une dent. La chaîne entoure environ la moitié du plateau et la moitié du pignon : la longueur enroulée vaut donc (dents ÷ 2) × 1/2 pouce, soit dents ÷ 4 pouces. Les deux brins supérieur et inférieur reliant l’avant à l’arrière valent deux fois la longueur des bases, et le dernier pouce est la réserve qui entoure les galets du dérailleur arrière. Le résultat est arrondi au pouce supérieur (= 2 maillons) pour obtenir un nombre pair de maillons : maillons intérieurs et extérieurs alternant, un nombre pair est nécessaire pour utiliser une attache rapide standard.

Cette formule, très utilisée dans le métier (Park Tool, etc.), donne sur une transmission route ou gravel 2x classique presque le même résultat que la méthode pratique « grand plateau sur grand pignon, plus 2 maillons ». En revanche, les transmissions VTT 1x récentes à très grands pignons (10-51 ou 10-52 dents) et les cadres tout-suspendus (dont les bases s’allongent effectivement quand la suspension s’enfonce) imposent la méthode propre au fabricant. SRAM Eagle, par exemple, préconise de placer la chaîne sur le plateau et le plus grand pignon (sans passer par le dérailleur) puis d’ajouter un nombre défini de maillons au point de recouvrement. La notice du fabricant fait toujours foi.

Quand la changer : 0,5 % et 0,75 %

Une chaîne qui « s’allonge » ne s’étire pas : ce sont ses axes et ses douilles qui s’usent, et le jeu s’accumule entre les maillons. Une chaîne allongée ne se loge plus exactement entre les dents et commence à les ronger. On recommande généralement de la remplacer à 0,5 % d’allongement pour les transmissions de 11 vitesses et plus, et à 0,75 % pour 10 vitesses et moins. Si vous ne changez que la chaîne à ce moment-là, la cassette et les plateaux tiendront le temps de deux ou trois chaînes. Laissée jusqu’à près de 1 %, en revanche, l’usure gagne les dentures : même avec une chaîne neuve, celle-ci saute quand vous appuyez fort (« skip »), et il faut changer la cassette aussi. En kilométrage, comptez généralement 3 000 à 8 000 km selon l’entretien ; mais la pluie et les chemins de terre l’usent bien plus vite : prenez l’habitude de la contrôler avec un indicateur d’usure tous les 1 000 km.

Quiz express : « Le vélo qui vous correspond »

En magasin, vélos de route, gravel, VTC, VTT, pliants et électriques s’alignent côte à côte. Plus que de savoir lequel est le meilleur, la vraie question est : « où, pour quoi faire et combien vais-je rouler ? » Répondez à cinq questions et nous vous recommanderons le type de vélo le mieux adapté à votre mode de vie. Les caractéristiques détaillées de chaque type figurent au chapitre 02, Types de vélos.

Conversion d’unités et prévision de distance

Le monde du vélo est un joyeux mélange d’unités. Pour la pression des pneus, le psi américain côtoie le bar européen ; les roues s’expriment en pouces (29 pouces) comme en millimètres (700c, ETRTO 622) ; et les applis et résultats de courses étrangers affichent souvent des miles. Dans le convertisseur ci-dessous, saisissez une valeur dans n’importe quelle case : l’autre se met à jour instantanément. Pour mémoire, 1 bar vaut environ 14,5 psi, 1 pouce exactement 25,4 mm et 1 mile 1,609 km.

L’erreur la plus courante dans les prévisions de distance consiste à appliquer la « vitesse moyenne » du compteur à la durée totale, du départ à l’arrivée. La plupart des appareils calculent la moyenne sur le seul temps de roulage, arrêts exclus. Avoir parcouru 100 km à 25 km/h de moyenne ne signifie donc pas être arrivé en 4 heures : pauses ravitaillement à la supérette, feux rouges et photos allongent facilement la durée totale de 20 à 30 %. Pour planifier une longue sortie, prévoyez une large part de pauses, et vérifiez l’heure du coucher du soleil ainsi que le dernier point de ravitaillement. Tabler sur une moyenne inférieure de 10 à 15 % à votre moyenne habituelle est aussi une bonne précaution, car sur un long parcours, la fatigue et le vent pèsent de plus en plus en fin de sortie.

Questions fréquentes