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Niveau maths sup
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Tour de France

Posté par
samphysique
05-09-17 à 18:11

Bonsoir, petit problème ouvert de mécanique du point qui m'embête..

Énoncé :
Dans une course cycliste par étapes, telle que le "Tour de France", les étapes déterminantes pour le classement final sont principalement les étapes de montagne.
Justifier cette affirmation par une analyse quantitative de l'avance obtenue par un cycliste faisant une échappée de l'ascension d'un col d'une part et sur une zone de plat d'autre part.
Toute modélisation nécessaire à l'étude demandée pourra être développée, tout comme le calcul d'ordre de grandeur et d'hypothèses simplificatrices.

Je ne vois pas du tout comment partir.. Faut-il montrer que le parcours en montagne est plus long qu'en route plane ? Ou que l'effort est plus intense ?

Posté par
dirac
re : Tour de France 05-09-17 à 19:48

Hello

Pour essayer de te mettre sur la piste (... cyclable?):

Les coureurs roulent plus vite sur plat qu'en côte.

Modélise alors une échappée  où le coureur échappé roule avec une vitesse moyenne supérieure à celle du peloton d'une valeur v

Pour une même distance parcourue, tu pourras établir une relation  entre t, v, et v

Tu passeras alors la flamme rouge te menant à la réponse...  Enfin j'espère

Posté par
Prise
re : Tour de France 05-09-17 à 21:47

Bonsoir,

Il me semble que le classement se fait par rapport au temps total des étapes ? Dans ce cas, on peut calculer l'énergie (ie le travail) nécessaire pour creuser une avance delta_t sur une étape de distance d dans le cas d'une route plate puis dans le cas d'une ascension.
Enfin tu conclus en disant que c'est sur l'ascension qu'il faudra déployer le plus d'énergie et donc que tout ce jouera sur cette étape !

Posté par
dirac
re : Tour de France 06-09-17 à 16:25

Hum hum

Dans un premier temps je laisserais de côté les considérations dynamiques et énergétiques.

Considérons que la distance de l'échappée est une fonction de 2 variables

 D(V,T)  = V \times T

D est la longueur de l'échappée, constante

Donc  \frac{dV}{V} + \frac{dT}{T} = 0

Soit dT = -D\frac{dV}{V^2}

Donc pour une différence de vitesse donnée, la différence de temps sera inversement proportionnelle au carré de la vitesse, donc pour une différence de vitesse moyenne donnée la différence de temps sera d'autant plus importante que la vitesse est faible.

Posté par
samphysique
re : Tour de France 06-09-17 à 18:13

Je n'ai pas compris pourquoi \frac{dV}{V}+\frac{dT}{T}=0  ?

De plus, rien ne garanti que le cycliste aura une vitesse moins importante en montagne, il peut augmenter son effort pour maintenir la même vitesse que sur une piste plane, non ?

Posté par
dirac
re : Tour de France 06-09-17 à 18:51

Citation :
Je n'ai pas compris pourquoi ...


Je ne connais pas ton "bagage académique " mais je t'engage  à revoir ton cours sur les fonctions de plusieurs variables  et/ou dérivées logarithmiques

Citation :
rien ne garanti que le cycliste aura une vitesse moins importante en montagne,


Dans ce cas, la question posée n'a pas lieu d'être     (ceci étant, habitant une région montagneuse, je peux te garantir d'expérience que l'on roule moins vite lorsque ça monte, même lorsque l'on est un cador )

Posté par
samphysique
re : Tour de France 06-09-17 à 18:54

Très bien, et quand est-il de la proposition de Prise de calculer le travail ?

Posté par
dirac
re : Tour de France 06-09-17 à 19:16

euh, ce serait à Prise de répondre à cette question:

Mais pour commenter cependant, si tu juges nécessaires d'introduire des considérations dynamiques / énergétiques:

le coureur acquière une énergie cinétique proportionnelle au carré de sa vitesse
il doit vaincre la résistance de l'air proportionnelle au carré de sa vitesse
en ascension il doit vaincre le travail de la pesanteur
le rendement de sa mécanique, peut être fonction de sa vitesse, les rendement du revêtement peut être fonction de sa vitesse
...

Bref il va dépenser une certaine énergie pour avancer à une certaine vitesse.
De manière intuitive, on sait que:
- plus il va vite, plus il dépense d'énergie
- plus ça grimpe, plus il dépense d'énergie

Mais en final ... il s'est échappé! donc cela veut dire que durant un laps de temps (sur le plat dans un cas, en montée dans l'autre): il a roulé plus vite (et donc il disposait de l'énergie nécessaire pour le faire).

Le problème revient donc à répondre à la question suivante: pourquoi est il plus avantageux de rouler plus vite quand ça monte (et donc que notre vitesse moyenne est faible) que sur le plat (lorsque notre vitesse moyenne est élevée)

Ce qui nous ramène je crois au raisonnement que je te proposais ...

Enfin j'espère ...

Posté par
samphysique
re : Tour de France 06-09-17 à 20:46

Très bien, merci de vos réponses et de votre aide !

Posté par
dirac
re : Tour de France 06-09-17 à 20:52

Pas de souci. N'hésite pas à partager ici la correction "du prof" si elle vient. La formulation du problème est très "ouverte". Ma réflexion sur le sujet me conduit à te proposer le raisonnement et le formalisme ci dessus. Mais je ne peux exclure que dans un contexte de cours spécifique, c'est qlq chose de très différent qu'attendait le correcteur/qui te sera proposé.

A+



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