Cet article est initialement paru sur La conversation.

Jean-Éric Goff est professeur de physique à l’université de Lynchburg.

Imaginez que vous commenciez à pédaler du début de l’étape 17 de Le Tour de France de cette année. Tout d’abord, vous feriez du vélo sur environ 70 miles (112 km) avec une augmentation progressive de l’altitude jusqu’à environ 1 300 pieds (400 m). Mais encore faut-il en venir à la partie la plus amusante : la Hautes Pyrénées. Pour les prochains 40 miles (64 km), vous devrez grimper trois sommets montagneux avec une augmentation nette d’un mile (1,6 km) en altitude. Le jour le plus en forme de ma vie, je ne pourrai peut-être même pas terminer l’étape 17, et encore moins le faire en quelque chose de proche des cinq heures qu’il faudra au vainqueur 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.

un m un physique sportifet moi modelé 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 n’arrive toujours pas à comprendre les capacités physiques requises pour terminer la course cycliste la plus célèbre du monde. Seuls quelques humains d’élite sont capables de boucler une étape du Tour de France en un temps mesuré en heures plutôt qu’en jours. La raison pour laquelle ils peuvent faire ce dont nous ne pouvons que rêver, c’est que ces athlètes peuvent produire d’énormes quantités d’énergie. 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 sur le parcours du Tour de France, le coureur vainqueur brûlera l’équivalent d’environ 210 Big Mac.

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Le cyclisme est un jeu de watts

Pour faire bouger un vélo, un cycliste du Tour de France transfère l’énergie de ses muscles, à travers le vélo et aux roues qui décollent du sol. Plus un cycliste peut produire 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 de temps incroyablement longues par rapport à la plupart des gens.

Pendant environ 20 minutes, un cycliste récréatif en forme peut dessiner constamment 250 watts à 300 watts. Les cyclistes du Tour de France peuvent produire plus de 400 watts pour la même période de temps. Ces professionnels sont même capables de atteindre 1 000 watts pendant de brèves périodes de temps sur une pente raide—à peu près assez de puissance exécuter un four à micro-ondes.

Mais toute l’énergie qu’un coureur du Tour de France met dans son vélo n’est pas convertie en mouvement vers l’avant. Les cyclistes luttent contre la résistance de l’air et les pertes par frottement entre leurs roues et la route. Ils reçoivent de l’aide de la gravité en descendant, mais doivent combattre la gravité en montant.

J’intègre toute la physique associée à la puissance de sortie 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 doit produire en moyenne environ 325 watts sur les quelque 80 heures de course. N’oubliez pas que la plupart des cyclistes récréatifs seraient heureux s’ils pouvaient produire 300 watts pendant seulement 20 minutes.

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Convertir la nourriture en miles

Alors, où ces cyclistes puisent-ils toute cette énergie ? La nourriture, bien sûr.

Mais vos muscles, comme n’importe quelle machine, ne peuvent convertir 100 % de l’énergie alimentaire directement en production d’énergie ; les muscles peuvent être n’importe où entre 2 % efficace lorsqu’il est utilisé pour des activités comme la natation et 40 % efficace sur le cœur.. Dans mon modèle, j’utilise une efficacité moyenne de 20 %. Connaissant cette efficacité, ainsi que la production d’énergie nécessaire pour gagner le Tour de France, je peux 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 des mets délicats comme rouleaux de confiture, barres énergétiques et délicieuses « gelées » pour ne pas gaspiller d’énergie à mâcher.

Vainqueur de l’année dernière Tadej Pogacar, ne pèse que 146 livres. Les cyclistes du Tour de France n’ont pas beaucoup de graisse à brûler pour obtenir de l’énergie. Ils doivent continuer à mettre de l’énergie alimentaire dans leur corps pour pouvoir produire de l’énergie à ce qui semble être un rythme surhumain. Alors cette année, en regardant une étape du Tour de France, regardez combien de fois les coureurs mangent ; Maintenant, vous connaissez la raison de toutes ces collations.

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