En vol symétrique normal, un planeur ne peut pas virer sans être incliné, il ne peut non plus être incliné sans virer, c'est d'ailleurs l'inclinaison qui génère le virage et rien d'autre.
Il en est de même pour le vélo, ce sont les mêmes lois physiques qui régissent ces deux cas :
- Un vélo en ligne droite n'est pas incliné.
- L'inclinaison du vélo engendre sa mise en virage.
- Un vélo incliné est en virage.
- Un vélo en virage est incliné.
Aujourd'hui, le terme guidon est progressivement remplacé par le terme cintre mais ces deux appellations sont équivalentes.
La chasse correspond à l’écart qui existe entre le point de contact de la roue avant au sol, et la projection sur le sol de l’axe du guidon.
Sur un vélo normal, la chasse est légèrement positive, c’est-à-dire que l’axe du guidon arrive en avant du point de contact de la roue. La chasse positive augmente la stabilité mais diminue la manoeuvrabilité. La chasse est un facteur passif qui assure la stabilité du vélo.
Pour s’en convaincre sans calculs, penchez un vélo immobile à droite, la roue avant s’oriente toute seule à droite grâce à la chasse.
Une expérience facile à faire sur une pente douce permet de constater que, grâce à la chasse, un vélo sans pilote est stable à la seule condition qu'il ait une vitesse minimale.
Les chasses actuelles sont positives mais proches de zéro.
Habituellement, c'est le cycliste qui assure inconsciemment sa propre stabilité à l'aide du cintre.
Au cours du déplacement, si le vélo penche à droite, le cycliste oriente la roue avant vers la droite provoquant ainsi un début de virage à droite. La force centrifuge engendrée, qui est orientée à gauche, le ramène à inclinaison nulle.
On pourrait croire que le cintre (le guidon) est précisément conçu pour guider le vélo sur une trajectoire rectiligne ou curviligne comme on le fait avec un tricycle ou une voiture. Si c'était vrai, le cintre bloqué dans l'axe du vélo devrait permettre de rouler en ligne droite mais c'est faux, un tel vélo serait instable et tomberait irrémédiablement avec ou sans cycliste.
Le rôle du cintre, solidaire de la roue avant, est de contrôler l'équilibre du vélo et non sa trajectoire.
Le cintre est un générateur de forces latérales (des petites forces centrifuges) qui maintiennent le vélo
- à inclinaison nulle en ligne droite.
- à une inclinaison donnée en virage.
La trajectoire rectiligne d'un vélo est obtenue en maintenant une inclinaison nulle tout en assurant la stabilité grâce au cintre comme décrit dans le paragraphe précédent.
La trajectoire rectiligne d'un vélo, piloté ou non, est en réalité une suite de micro-virages. Mais ces mouvements sont si faibles qu'ils restent imperceptibles dans la pratique, tant pour le pilote que pour un témoin extérieur (surtout à grande vitesse).
Si le pilote lâche le guidon, c'est la chasse qui assure la stabilité.
Dans la figure ci-dessous :
\( \overrightarrow{P} \) est le poids vélo + cycliste
\( \overrightarrow{F_c} \) est la force centrifuge
\( \overrightarrow{R}\) est la réaction du plan
L'équilibre du virage est représenté par l'égalité :
\(\overrightarrow{P} + \overrightarrow{F_c} = \overrightarrow{R}\)
Égalité qui permet de calculer l'inclinaison \(i\) du cycliste connaissant sa vitesse \(v\) et le rayon du virage \(r\) :
\( \tan{i} = \frac{v^2}{rg} \)
Il est faux d'affirmer qu'un virage à droite est initié par l'orientation de la roue avant vers la droite.
Si le cycliste voulait tourner à droite en braquant la roue avant à droite, la force centrifuge engendrée le ferait immédiatement chuter à gauche. S'orienter ainsi n'est seulement possible que sur un tricycle ou une voiture grâce à la stabilité offerte par les trois ou quatre roues.
La mise en virage d'un vélo est plus subtile, il ne faut jamais perdre de vue que virage et inclinaison sont indissociables.
Le seul moyen pour mettre un vélo en virage à droite, est de créer une inclinaison à droite, c'est une condition nécessaire et suffisante.
- Première méthode : déplacer le centre de gravité à droite. Le cycliste se penche à droite, le vélo s'incline et entre en virage. Mais ce n'est ni pratique ni élégant. Cette méthode est néanmoins utilisée pour virer quand on roule sans poser les mains sur le guidon.
- Seconde méthode : orienter la roue avant vers la gauche. Cette manoeuvre contrintuitive crée une force centrifuge dirigée vers la droite qui incline le cycliste et son vélo à droite provocant ainsi la mise en virage souhaitée.
Cette méthode, appelée contre-braquage est utilisée habituellement par les cyclistes et les motards de façon souvent inconsciente.
Sur la photo ci-dessous, on visualise parfaitement le contre-braquage lors d'un virage à droite. Les contre-braquages sur glace sont toujours plus spectaculaires que sur route sèche.
En résumé, pour virer à droite :
- Excercer une pression sur le côté droit du guidon.
- La roue avant tourne légèrement à gauche.
- Le vélo initie un virage à gauche.
- Une force centrifuge à droite est momentanément engendrée.
- Cette force incline franchement le vélo à droite.
- L'inclinaison à droite génère le virage à droite.
En courbe, si le pilote veut modifier le rayon de virage, il ne peut le faire qu'en modifiant son inclinaison.
- Pour diminuer le rayon de virage, le pilote oriente la roue avant vers l'extérieur du virage (contre-braquage), cette manoeuvre augmente l'inclinaison.
- Pour augmenter le rayon de virage ou sortir de virage, le pilote oriente la roue avant vers l'intérieur du virage, cette manoeuvre diminue l'inclinaison.
Le rôle de l'effet gyroscopique des roues est négligeable comme l'a démontré en théorie et en pratique J. D. G. Kooijman (Delft University of Technology) dans l'article A Bicycle Can Be Self-Stable Without Gyroscopic or Caster Effects paru dans Science en 2011.
Contact | À propos | Hébergement | Yopmail | Haut de page