Bicyclette

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Personnes qui utilisent des bicyclettes à Mexico.
Jeune garçon tanzanien transportant du fourrage sur sa bicyclette pour nourrir le bétail de sa famille.
Cycliste sur la Place d'Italie à Paris.

Une bicyclette (aussi appelé un bicycle en Amérique du Nord), ou un vélo (abréviation du mot vélocipède), est un véhicule terrestre, entrant dans la catégorie des cycles, composé de deux roues alignées (d'où le nom « bicyclette »). La force motrice est fournie par son conducteur (appelé « cycliste »), en position le plus souvent assise, par l'intermédiaire de deux pédales entraînant la roue arrière par une chaîne.

La directive 2001/95/CE de la Commission européenne relative à la sécurité des produits propose comme définition de bicyclette : « un véhicule à deux roues propulsé exclusivement ou principalement par l'énergie musculaire du cycliste, à l'exception des véhicules équipés de deux selles ou plus [1] ».

La roue avant est directrice ce qui permet l'équilibre. Son orientation est commandée par un guidon. Le cycliste a souvent les deux mains en contact du guidon afin de contrôler la trajectoire, le freinage ainsi que le passage des vitesses.

La bicyclette est l'un des principaux moyens de transport dans de nombreuses parties du monde. Sa pratique, le cyclisme, constitue à la fois un usage quotidien, un loisir populaire et un sport.

En ville, on roule en moyenne à 15 km/h [2]. Les adultes se déplacent à environ 16 à 30 km/h sur le plat sur un vélo debout sans carénage. Sur un vélo de course rapide, un cycliste entraîné peut atteindre environ 70 km/h sur un parcours horizontal, durant de courtes périodes (sprints). Le record de vitesse pour un vélo à propulsion totalement humaine sur le plat, obtenu en vélo couché à carénage sans utiliser de véhicule ouvreur servant d'écran aérodynamique, est de 137,93 km/h. Il a été atteint par Todd Reichert en 2015 [3].

Par rapport à la marche, le vélo est deux à trois fois plus efficace à effort énergétique égal [4] et entre deux et quatre fois plus rapide. Il a été également calculé qu'en termes de conversion en mouvement de l' énergie issue de la nourriture, il s'agit d'une forme de locomotion plus efficace que celle de n'importe quel organisme biologique (l’organisme biologique le plus efficace au kilomètre est le martinet et le second est le saumon) [5].

Principes physiques

Article détaillé : Dynamique des cycles.

La bicyclette ne dispose que de deux points d'appui au sol : elle se trouve nécessairement en équilibre instable. On parle d'équilibre métastable, car le passage de la position d'équilibre temporaire à une position de déséquilibre perceptible est relativement lent.

Les principales forces en action sont :

  • la gravitation, qui tend à attirer le vélo vers le sol ;
  • la force centrifuge, qui lorsque le vélo vire, tend à le redresser vers l'extérieur du virage.

L'équilibre est maintenu dynamiquement par les actions du cycliste, qui s'emploie à toujours redresser sa machine en la penchant légèrement dans la direction opposée à celle où elle commence à tomber.

Le cycliste jongle donc en permanence entre ces deux forces pour compenser les effets de l'une avec l'autre et réciproquement. Il est aidé en cela par la chasse du vélo : il s'agit de la distance entre l'intersection de l'axe de la fourche avec le sol et du point de contact de la roue avant au sol. En effet, l'axe de la fourche est incliné de manière que son intersection avec le sol se trouve en avant du point de contact de la roue avec le sol. Ainsi, si le vélo est penché d'un côté, la roue avant va être forcée à se placer de manière à faire tourner le vélo du même côté, engageant ainsi un virage tendant à équilibrer cette inclinaison.

Enfin, on peut noter que lorsque le vélo roule, l'effet gyroscopique lié à la rotation des roues vient contrarier toute variation de la position de leurs axes. Ce phénomène est proportionnel à la vitesse de rotation des roues et à leur masse. Cet effet reste habituellement négligeable et est normalement imperceptible par le cycliste. En effet, la masse et donc l'inertie du vélo et de son pilote sont d'un ordre de grandeur supérieur à celle des roues, ce qui réduit considérablement l'influence de l'effet gyroscopique. Lorsque la vitesse augmente, l'effet gyroscopique augmente en proportion et devient plus perceptible.

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