Imaginez que vous commencez à pédaler dès le début de la 17e étape du Tour de France de cette année . Tout d'abord, vous feriez environ 112 kilomètres de vélo avec une augmentation progressive de l'altitude d'environ 400 mètres. Mais vous n'avez pas encore touché à la partie amusante : les montagnes des Hautes-Pyrénées.
Au cours des prochains 40 miles (64 kilomètres), vous devrez gravir trois sommets avec une augmentation nette d'un mile (1,6 kilomètre) d'altitude . Le jour le plus en forme de ma vie, je ne serai peut-être même pas en mesure de terminer l'étape 17 – et encore moins de le faire dans quelque chose de proche des cinq heures environ que le vainqueur mettra pour terminer le trajet. Et l'étape 17 n'est qu'une des 21 étapes qui doivent être complétées au cours des 23 jours de la tournée.
Je suis physicien du sport et j'ai modélisé le Tour de France pendant près de deux décennies en utilisant des données de terrain - comme ce que j'ai décrit pour l'étape 17 - et les lois de la physique. Mais je ne peux toujours pas imaginer les capacités physiques nécessaires pour terminer la course de vélo la plus célèbre du monde. Seule une élite peu d'humains sont capables de terminer une étape du Tour de France dans un temps mesuré en heures au lieu de jours. La raison pour laquelle ils sont capables de faire ce dont le reste d'entre nous ne peut que rêver est que ces athlètes peuvent produire d'énormes quantités de puissance. La puissance est la vitesse à laquelle les cyclistes brûlent de l'énergie et l'énergie qu'ils brûlent provient de la nourriture qu'ils mangent. Et au cours du Tour de France, le cycliste vainqueur brûlera l'équivalent d'environ 210 Big Mac.
Le cyclisme est un jeu de watts
Pour faire bouger un vélo, un coureur du Tour de France transfère l'énergie de ses muscles, à travers le vélo et aux roues qui repoussent le sol. Plus un cycliste peut fournir de l'énergie rapidement, plus la puissance est grande. Ce taux de transfert d'énergie est souvent mesuré en watts. Les cyclistes du Tour de France sont capables de générer d'énormes quantités d'énergie pendant des périodes incroyablement longues par rapport à la plupart des gens.
Pendant environ 20 minutes, un cycliste récréatif en forme peut systématiquement fournir 250 watts à 300 watts . Les cyclistes du Tour de France peuvent produire plus de 400 watts pour la même période . Ces pros sont même capables d' atteindre 1 000 watts pendant de courtes périodes de temps sur une montée raide - à peu près assez de puissance pour faire fonctionner un four à micro-ondes.
Mais toute l'énergie qu'un cycliste du Tour de France met dans son vélo ne se transforme pas en mouvement vers l'avant. Les cyclistes luttent contre la résistance de l'air et les pertes par friction entre leurs roues et la route. Ils sont aidés par la gravité dans les descentes, mais ils doivent lutter contre la gravité en grimpant.
J'intègre toute la physique associée à la puissance du cycliste ainsi que les effets de la gravité, de la résistance de l'air et de la friction dans mon modèle . En utilisant tout cela, j'estime qu'un vainqueur typique du Tour de France a besoin d'une moyenne d'environ 325 watts sur les 80 heures de course environ. Rappelons que la plupart des cyclistes récréatifs seraient heureux s'ils pouvaient produire 300 watts pendant seulement 20 minutes !
Transformer la nourriture en miles
Alors d'où ces cyclistes tirent-ils toute cette énergie ? La nourriture, bien sûr !
Mais vos muscles, comme n'importe quelle machine, ne peuvent pas convertir 100 pour cent de l'énergie alimentaire directement en production d'énergie – les muscles peuvent être n'importe où entre 2 pour cent d'efficacité lorsqu'ils sont utilisés pour des activités comme la natation et 40 pour cent d'efficacité pour le cœur. Dans mon modèle, j'utilise une efficacité moyenne de 20 pour cent. Connaissant cette efficacité ainsi que la production d'énergie nécessaire pour gagner le Tour de France, je peux alors estimer la quantité de nourriture dont le cycliste vainqueur a besoin.
Les meilleurs cyclistes du Tour de France qui terminent les 21 étapes brûlent environ 120 000 calories pendant la course, soit une moyenne de près de 6 000 calories par étape. Sur certaines des étapes de montagne les plus difficiles, comme l'étape 17 de cette année, les coureurs brûleront près de 8 000 calories. Pour compenser ces énormes pertes d'énergie, les cyclistes mangent de délicieuses friandises telles que des petits pains à la confiture, des barres énergétiques et des "gelées" alléchantes afin de ne pas gaspiller d'énergie à mâcher.
Le vainqueur de l'année dernière , Tadej Pogačar, ne pèse que 146 livres (66 kilogrammes). Les cyclistes du Tour de France n'ont pas beaucoup de graisse à brûler pour l'énergie. Ils doivent continuer à mettre de l'énergie alimentaire dans leur corps afin qu'ils puissent produire de l'énergie à ce qui semble être un taux surhumain. Alors cette année, en regardant une étape du Tour de France, notez combien de fois les cyclistes mangent – vous connaissez maintenant la raison de tout ce grignotage.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver l' article original ici .
John Eric Goff est professeur de physique à l'Université de Lynchburg où il étudie la physique du sport.
