Mesure du coefficient de force de résistance de roulement

Voilà une question que certain d'entre vous se pose.

La mesure du coefficient se fait de la manière suivante :

M = m u d'où u = M / m

Donc 1) mesurer la masse en kilogramme du vélo et du pilote, cela donne petit m. Le mieux est de monter sur un pèse personne avec le vélo dans les bras.

2) Acheter un dynamomètre pour 1 kg.

3) Trouver un ami.

Mesure :

Montez sur le vélo sur une surface goudronnée plate.
Mettre des bouts de scotch à l'emplacement des roues.
L'ami n'a qu'à tirer sur le dynamomètre pour tirer le vélo jusqu'a ce qu'il bouge. Noter la valeur à cet instant. Vous pouvez poser les pied par terre mais pas trop fort pour tenir en équilibre.
Répétez trois fois l'expérience et notez les valeurs.

Tournez le vélo de 180° et caller les roues sur les scotch et répétez trois mesures.
Calculez la moyenne des six mesures.
Convertissez la valeur de gramme en kilogramme, cela donne grand M. Petit m est la masse du pilote et du vélo

u = M / m

A défaut d'un dynamomètre certaine balance de cuisine pourrait faire l'affaire. Mais là il faut pousser le vélo.

J'avais effectué une mesure avec une autre méthode avec mon ami-3 et j'avais obtenu 0.005062, ceci correspond à une mesure dynamométrique de 500 grammes.
Par extrapolation 0.5 kg x 9.81 x 10 m/s = 49 Watts de pertes de roulement. Donc 10 m/s = 36 km/h

Merci pour cette intéressante méthode ; message greffé : on trouvera plus haut une autre technique.

Mouaif... Je trouve le greffage un poil limite. amidesign parle d'estimer une résistance au roulement, et le titre du fil parle d'aéro, ça n'a pas grand chose à voir, sinon que ça bouffe des watts.

C'est intéressant comme technique facile à utiliser. Quand j'aurai mon vélo (dans les prochains jour normalement), j'essaierai de me procurer un dynamomètre.

Oups oui, très juste... Je répare mon erreur ; merci !

Il y aurait peut être une autre méthode. La force de frottement correspond à une pente (vu dans le fil sur l'aéro qui me paraît très proche :-) ). Il suffit donc de mesurer à partir de quelle pente le système vélo+cycliste se met en route. Par exemple en prenant un planche que l'on incline.

Une autre solution serait de faire des mesures de vitesses et de pentes dans une descente à vitesse à peu près stabilisée et de résoudre le système
m.g.pente=m.g.frottement + 1/2.rho.S.C.v². En principe si l'on a plus de 2 mesures de v et de pente on peut extraire frottement et S.Cx en faisant des hypothèses sur m et rho. Le problème est que c'est pour les faibles pentes que le frottement est significatif mais que la mesure de la pente est imprécise. Aux fortes pentes c'est surtout le SCx qu'on mesure.

La méthode amidesign est certainement la plus précise (pour le frottement). Pour un frottement correspondant à 0.5% il mesure une traction de 500g (facile à mesurer et précis). La seconde méthode permet d'avoir un nombre important de mesures et de faire un traitement statistique plus poussé.

ALagrange (Alex) a écrit:

Il y aurait peut être une autre méthode. La force de frottement correspond à une pente (vu dans le fil sur l'aéro qui me paraît très proche :-) ). Il suffit donc de mesurer à partir de quelle pente le système vélo+cycliste se met en route. Par exemple en prenant un planche que l'on incline.

Attention, de mes souvenirs de cours de méca, frottement statique et dynamique sont différents en règle général, non?

M a écrit:

Attention, de mes souvenirs de cours de méca, frottement statique et dynamique sont différents en règle général, non?

J'allais le dire
Comment la vitesse influe-t-elle sur eux ?
Il y a les frottements des roues sur le sol, il y a aussi les moyeux ; sont-ils négligeables ?
Mais pour m'amuser, si je peux, je ferai ça avec mon trike version Stelvio et version marathon ; je demanderai à Maman de me pousser par l'intermédiare de la balance de cuisine

M a écrit:

Attention, de mes souvenirs de cours de méca, frottement statique et dynamique sont différents en règle général, non?

En première approximation, c'est à peu près équivalent avec et sans vitesse. Moins le pneu se déforme, plus c'est vrai. Enfin je crois... Surtout que la méthode de mesure n'est pas au % près (quoi que... l'écart entre les mesures successives nous donnnnnera une idée). Par contre je n'ai aucune idée de la variation avec la vitesse. De vitesse nulle à vitesse faible ça diminue, mais de vietesse faible à vitesse élevée? Les approximations usuelles disent à peu près constant. A voir par un spécialiste, j'en ai pas fait depuis ma math sup; il y a 4 ans.

Autant la méthode proposée pourrait être valable pour mesurer la résistance au roulement de corps circulaires durs, autant elle ne l'est pas pour un corps "souple" tel qu'un pneu. La déformation statique du pneu est différente de la déformation dynamique: la résultante de la pression route - pneu se déplace d'un point situé en dessous de l'axe de roue à l'arrêt a un point situé en avant de l'axe, en dynamique, ce point variant également en fonction de la vitesse. En mesurant l'effort nécessaire à mettre le vélo en mouvement on se trouve en plein dans le phénomène transitoire: pas bien!

Il vaudrait mieux tirer ton vélo à vitesse constante en supprimant la résistance aérodynamique: tu fais un grand trou dans le plancher d'une remorque fermée ou d'une camionette, tu y places le vélo et zou...

Voici différentes méthodes de mesures de résistance au roulement de pneus automobiles.

Samural

Bon, ben Maman me poussera en marchant à 4 à l'heure (de toute façon ça pourrait se terminer comme ça)

Personellement, j'en reste à "l'appréciation" moyenne de l'influence des paramétres modifiables, pour le reste, qu'est-ce qu'on y peut ? : pression de pneu, type de pneu

Gaffe! Vous allez réveiller jean Thévenet et aprés..

Ok! Bon, je

jpl75 a écrit:

Bon, ben Maman me poussera en marchant à 4 à l'heure (de toute façon ça pourrait se terminer comme ça)

Personellement, j'en reste à "l'appréciation" moyenne de l'influence des paramétres modifiables, pour le reste, qu'est-ce qu'on y peut ? : pression de pneu, type de pneu

T'as pas honte de faire marcher ta pauvre mère alors que tu as des pédales?

Et fait cette méthode n'est valable que pour un jeu de paramètres, poids/vitesse/efforts latéraux.
Donc ce sera valable pour du roulage à 4 km/h. C'est déjà pas mal, c'est peut-être lorsque l'on tombe à 4 km/h que l'on souhaite le plus que le trike roule tout seul...

Il est impossible qu'une personne pousse un vélo à 3 ou 4 km/h et de lire une valeur sur la balance !

Pour que ce soit possible il faut que la poussé soit strictement constante, ce qui est impossible de la par d'un Humain.



Dès que le vélo avance la poussée diminue. Puis la pousée re augmante, puis diminue et ainsi de suite ...

Comme je l'ai dit, j'attends pas grand chose des chiffres, mais dès que mon trike a à nouveau un siège, j'essaire de repérer des chiffres :
sur ma terrase granuleuse, ds le garage lisse, gonflé au maxi, au mini ...
Si Maman marche pas régulièrement,elle se feraengueuler, ,
heu non, je la pousserai (et ce sera pire car depuisma chute, je boite )

j ai un peson 40 kg ( 20 grs de resolution )( pas cher , acheté pour ca entre partie ) , si t as qq metres de corde , si je pedale bien comme une pendule ( en reglant mon compteur pour 2 3 ou 4 aimants ) ...on pourrais voir ce que ca sort comme données pression/granulometrie .

Ce matin, j'ai effectué la mesure sur mon ami-trike. Pneus Maxxis 20" x 1.85", pression 100 psi (7 bars) :

Masse Vélo = 19.2 kg
Masse pilote = 78.6 kg
Mesure = 0.6 kg

u = 0.6 / ( 19.2 + 78.6 ) = 0.00614

Pour ce faire et comme je ne pouvais pas retourner le vélo j'ai mesuré, avec une balance de cuisine, en poussant depuis devant et depuis derrière.

Ce u mesuré est en réalité le résultat de la résistance des pneumatiques + le couple résistant des paliers.

Super vos methodes Amidesign et Alex. Elles sont bien simples et on peut les tester sans trop de matos Ce qui serait bien, c'est de comparer les 2 methodes pour verifier la coherence des donnees.

Bonjour à tous,
Je relance cette discussion car je serais intéressé par des mesures de coefficient de roulement pour connaitre le plus précisément possible :
- les variations de coefficient de roulement en fonction de l'état de la chaussé (type d'enrobage) pour des pneus données
- les variations de coefficient de roulement en fonction du type de pneu et de la pression de gonflage, pour une surface donnée.

Je voudrais pouvoir estimer l'importance de ces facteurs.

S'il y a des amateurs, vous trouverez certains résultats (l'étude des pneus) dans les archives de Human Power, le magazine technique de l'IHPVA qui sont accessibles gratuitement sur :
http://www.whpva.org/HParchive/issues.htm

C'est important, n'hésitez pas à me contacter directement par email :
jean<TIRET>charles<POINT>gosselin@france<TIRET>hpv<POINT>org

<TIRET>=-
<POINT>=.
Merci,
Jean-Charles Gosselin

Ayant enfin posé, installé ?, le nouveau siège de mon trike, j'ai commencé des "mesures". J'ai des doutes sur la précision de la méthode.
c'est pourtant moi qui poussais le trike avec la balance de cuisine

Poids de l'ensemble ~100 kg
3 stelvios

sous gonflé, sur "mauvais graviers" (ma terrasse) : 1.5 kg
gonflé à 7-8 bars : 1 kg
sur sol lisse (plancher), gonflé : 0.5 kg

dés que ça roule, il est effectivement difficile d'appliquer une force constante. peut-être en marchant régulièrement, on peut noter entre quelles limites ça varie ?
Mon salon était trop petit, je verrais ds le sous sol plus tard

Essais avec Big apple pour ds quelques jours (semaines ? ), enfin dés que j'aurai progressé ds le montage du Rohloff. Tiens d'ailleurs ça faussera peut-être le résultat (roue libre plus "résistante" ?)

amidesign a écrit:

Mesure :
Montez sur le vélo sur une surface goudronnée plate.
Mettre des bouts de scotch à l'emplacement des roues.
L'ami n'a qu'à tirer sur le dynamomètre pour tirer le vélo jusqu'à ce qu'il bouge. Noter la valeur à cet instant. Vous pouvez poser les pied par terre mais pas trop fort pour tenir en équilibre.
Répétez trois fois l'expérience et notez les valeurs.

J'ai un gros doute sur cette méthode. Vous mesurez le coefficient de frottement statique qui est différent du coefficient de frottement dynamique (qui nous intéresse un peu plus vu que la majorité du temps, on roule).

Pour ceux qui s'intéressent au sujet, j'ai retrouvé un article permettant d'estimer le Cx et le coefficient de roulement dynamique (Cd et Crr dans l'article) :
"CdA and Crr measurement" de John C. Snyder Jr.
http://www.whpva.org/HParchive/PDF/hp51-2001.pdf

On peut retrouver des valeurs de Cx et SCx dans l'article de Dave Wilson, page 7 de ce numéro :
http://www.whpva.org/HParchive/PDF/43-v12n4-1997.pdf

Au passage, on peut voir qu'il faut mettre un carénage - au moins partiel - sur un vélo-couché pour être plus aérodynamique qu'un bon vélo droit (de record).
Jean-Charles Gosselin

jpl75 a écrit:

Poids de l'ensemble ~100 kg. 3 stelvios
sous gonflé, sur "mauvais graviers" (ma terrasse) : 1.5 kg
gonflé à 7-8 bars : 1 kg
sur sol lisse (plancher), gonflé : 0.5 kg

Merci pour ces mesures. Je ne pense pas qu'elles soient précises mais elles doivent donner un bon ordre de grandeur sur les rapports entre les différentes valeurs.

J'ai lu de mon côté qu'il pouvait y avoir un rapport de 2:1 entre le coefficient de roulement dynamique d'un pneu de vélo de ville et d'un pneu de vélo de course. A 36 km/h, pour un ensemble cycliste + vélo de 90 kg, on pourrait ainsi économiser environ 25 W sur les pneus.

S'il est difficile d'envisager des pistes cyclables en bois, votre test semble montrer que le revêtement est très important, peut-être 30 % de différence entre un bon et un "mauvais" enrobé ?

Jean-Charles Gosselin a écrit:

...je serais intéressé par des mesures de coefficient de roulement pour connaitre le plus précisément possible :
- les variations de coefficient de roulement en fonction du type de pneu et de la pression de gonflage, pour une surface donnée.

Je voudrais pouvoir estimer l'importance de ces facteurs.

Va donc jeter un oeil sur ce sujet. Le coefficient de roulement n'y est pas quantifié mais tu pourras consater que les différences entres les différents types et marques de pneus peuvent être importantes.

Samural

Merci. Dans le milieu, il y a pas mal de chiffres sur les pneus de vélo mais peu de chose sur les revêtements.

Quelqu'un aurait-il trouvé des infos sur le sujet ?

Jean-Charles Gosselin

Il y en avait sur les vélodromes, mais c'est assez spécial et il faudrait que je les retrouve

Je suis étonné, mais avec mes big apple, je trouve 1.5 kg sur le parquet !
Sans doute l'influence du rohloff qui est sur cette roue ?

Montes le Stelvio sur la roue Rohloff, tu auras ta réponse.
Pas de soucis pour la pargeur de la jante, j'ai fait des montages avec un pneu de 40 mm sur une jante de 46 mm extérieur, ça passe... Sur un trike en tout cas. Et surtout si ce n'est que pour un test sur ton parquet.