mécanique des fluides (vent dans le dos)

cet après-midi, alors que je roulais avec un fort vent dans le dos, je me posais une question à laquelle les physiciens du forum pourront je l'espère répondre :

en VC, la résistance à l'avancement due aux frottements dans l'air est moindre qu'en VD.
Mais si on roule par exemple à 40km/h avec un vent dans le dos de 40km/h ou plus, peut-on dire que l'on se déplace à la même vitesse que la masse d'air et que dans ce cas la surface frontale n'a pas d'influence?

Si je me rappelle mes cours de physique (BAC S voir à peine plus) Faero = constante * Cx*S* V^2 .

Cx étant Coéfficiant de pénétration.
S la surface (projeté dans l'axe du vent)
V la vitesse du vent apparent.

Donc ton raisonnement est bon sauf pour les roues ou le vent apparent est assez complexe à déterminer.

c'est juste, en théorie il te suffirait donc d'atteindre les 40km/h et de laisser filer avec qq watts pour compenser les pertes des roulements et frottements au sol. En pratique le flux d'air n'est pas laminaire et les turbulences vont dégrader la perf je suppose (en plus le vent a un gradient: nul au sol et augmentant avec l'altitude). Mais avec un vent de côté tu peux jouer avec la portance du carénage comme une voile pour aller plus vite que le vent!

bon, pour ce qui est du vent de côté, je teste régulièrement ça en rentrant du boulot en VM : ça fait faire parfois faire de gros écarts de trajectoire mais pour ce qui est de tirer des bords et aller plus vite que le vent, c'est pas vraiment ça.
Pour en revenir à mon interrogation de départ, si un vent à 45km/h est dans ton dos , un VC et un VD peuvent rouler à la même vitesse ? ( même puissance, pas de dénivelé)
Et n'est-ce pas le seul cas où le VD serait privilégié de part sa plus grande prise au vent?

si les 2 vélos roulent à la même vitesse que le vent, comme tu le dis, la surface frontale ne joue pas. Si le vent de dos est plus rapide que les vélos alors l'effet sera plus sensible sur le VD surtout si le pilote se redresse pour faire voile! Donc peut être que le VD atteindra la vitesse d'équilibre plus tôt.

Pourtant, lorsque je roule à 45 km/h sans vent, je ne roule pas à 90km/h avec un vent de 45km/h dans le dos et j'arrive encore à avancer avec un vent de 45 km/h de face, pas vous?
J'adore ce moment de silence vent de dos lorsque je suppose rouler à la même vitesse que le vent et où le bruit du vélo n'est plus masqué par le bruit aéro (sachant parfaitement que c'est mauvais signe pour le retour...)

Et si tu n'entends plus le bruit du vélo c'est que tu as passé le mur du son...

geoffroy a écrit:

Pourtant, lorsque je roule à 45 km/h sans vent, je ne roule pas à 90km/h avec un vent de 45km/h dans le dos et j'arrive encore à avancer avec un vent de 45 km/h de face, pas vous?
J'adore ce moment de silence vent de dos lorsque je suppose rouler à la même vitesse que le vent et où le bruit du vélo n'est plus masqué par le bruit aéro (sachant parfaitement que c'est mauvais signe pour le retour...)

La puissance, c'est une force multipliée par une vitesse. Ce qu'on a dit plus haut s'applique à la force de traînée aérodynamique. Dans ton exemple, à 90 km/h vent de dos, la force est la même qu'à 45 km/h sans vent, mais la vitesse est double, donc la puissance à délivrer est double aussi. Sans compter que les autres forces (roulement, pertes etc...) ne dépendent pas du vent. La force totale a, j'imagine, une composante qui ne dépend pas de la vitesse, et une composante qui dépend linéairement de la vitesse (en plus de la composante quadratique due à l'aérodynamique).

Je crois que je vais arrêter de poser des questions bêtes, je ne comprends pas les réponses...

tu as déjà vu sans doute des feuilles mortes avancer à ta vitesse avec du vent dans le dos .... aucune résistance à l'avancement, bon, j'y retourne

Pour titiller la mécanique des fluides, j'ai un voilier à vendre...

je ne comprends pas les réponses..

Faisons simple, imagine que tu roules sur un tapis roulant qui défile à 45km/h.
Tu conserves le frottement des roues (aero + sol), et tout le reste s'annule.
(on laisse tomber les histoires de couche limite)

De toute façon le vent dans le dos cela n'existe jamais, c'est bien connu

Je crois comprendre la réponse de Velodumatin, et ça explique beaucoup de choses, merci! J'ai longtemps cru que c'était la force qui était constante (et que quand les forces s'équilibrent, il n'y a plus besoin d'énergie pour maintenir cet équilibre) alors que c'est bien la puissance. Ce n'est d'ailleurs pas très instinctif, d'autant qu'on parle toujours de résistance aérodynamique au carré de la vitesse, alors qu'on devrait peut-être parler de puissance aéorodynamique variant au cube de la vitesse?
Du coup, ça ne colle pas sur l'exemple du tapis roulant de Durbin, la vitesse réelle y est nulle, seules les roues et la transmission ont une vitesse mais pas le vélo et le pilote, ça ne prendrait en compte que les frottements au sol et des roulements, il y aurait donc moyen d'aller très très très vite (et de bien se casser la figure) sur un tapis pour peu qu'on ait des roues aéro alors que ce n'est pas le cas avec la même vitesse de vent dans le dos? Pourtant, blague à part, je crois que Tacx commercialise un tapis roulant pour vélo, je ne sais pas comment la résistance est produite, peut-être que le tapis est entraîné par les roues et non l'inverse?

Tu peux lire cela:
http://bernard.mischler.free.fr/equacycle/index.htm
il y a un bon résumé

Bernar Mischler a écrit:

Lorsqu'on analyse ces graphiques on peut conclure que:

- la puissance sur le plat augmente avec le cube de la vitesse. C'est à dire que si la vitesse augmente de 10% la puissance à fournir augmente du tiers soit 1.1*1.1*1.1---->1.33
- lorsqu'un coureur amateur roule à 40km/h sur le plat et que le pro fait du 50km/h soit 25% en plus il faut savoir que la puissance double car 1.25*1.25*1.25= 2 environ
- la puissance en côte est proportionnelle au pourcentage de la pente et que la vitesse à faible allure n'intervient que très peu dans l'augmentation de puissance.

Sinon, pour aller plus vite que le vent, mets une hélice à la mode Blackbird!

J'ai longtemps cru que c'était la force qui était constante (et que quand les forces s'équilibrent, il n'y a plus besoin d'énergie pour maintenir cet équilibre) alors que c'est bien la puissance

A mon avis, tu avais depuis longtemps raison, et maintenant tu doutes
Voici un exemple supplémentaire pour lever ton doute

Imagines que tu sois bien installé sur ton vélo, mais placé dans une soufflerie :
https://tpeaerodynamisme.jimdo.com/visite-ensma/
Je met l'hélice en route, règle le curseur sur "à fond" (250km/h) avec un sourire narquois du style La Vipère en pensant à l'idée que cela va te "décoiffer grave" (comme qui disent les ados).
Toi sur le vélo tu n'as que 2 choix :
- soit tu serres les freins pour ne pas te faire projeter en arrière et t'écraser comme une mouche sur la grille du diffuseur.
- soit tu te rappelles que les freins c'est pour les lâches , et tu choisis d'appuyer sur les pédales à fond. Heureusement tu avais pris soin par avance de monter un plateau de 11 et un pignon de 65 dents (oui c'est monté à l'envers) donc tu arriveras à résister, à avancer mais péniblement.

Justement, je suis bien incapable de maintenir une vitesse de 250 km/h sur route même lancé, alors que tu dis que je serais capable d'avancer face à un vent apparent de 250km/h!

PS: décrit ainsi, je visualise très bien ton sourire à la table de commandes...

niark niark !

je suis bien incapable de maintenir une vitesse de 250 km/h sur route même lancé

Mais si, mais si tu peux le faire, allez un petit effort, regarde comme c'est facile,
à 180 km/h
https://www.youtube.com/watch?v=xqx2FX_EhNs
à 240 km/h
https://www.youtube.com/watch?v=yqgCV9uHk8s
https://fr.wikipedia.org/wiki/Record_de_vitesse_%C3%A0_bicyclette_sur_terrain_plat_et_derri%C3%A8re_abri

tu dis que je serais capable d'avancer face à un vent apparent de 250km/h!
oui, il s'agit juste d'une question de bon développement, comme dans une cote, et là la cote c'est, à la louche, du 150%

(si on est pointilleux sur les détails, il est vrai qu'à 250km/h il faudrait s'assurer que tu ne génères pas de portance, sinon il ne restera plus assez de "poids" sur le pneu et il risquera de patiner)