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Dynamique du mouvement d'une roue.
Question posée le 26/07/06 par  Emmanuel :
Bonjour à tous. Je vous explique mon problème: un cycliste immobile au départ veut avancer vers la droite, pour celà ses roues doivent se mettre à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre:il appuie sur ses pédales et la partie inférieure de ses roues pousse le sol vers l'arrière. En réaction le sol pousse cette partie inférieure vers l'avant. La force qui s'éxerce sur le vélo est donc la réaction du sol, dirigée vers l'avant et qui s'applique sur la partie inférieure des roues. Or une telle force appliquée à cet endroit fait tourner la roue dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui est contraire à l'effet desiré! Tous les manuels de physique attribue l'accélération d'un véhicule à la force de réaction du sol. Quelqu'un pourrait il m'expliquer?
Merci d'avance!
Vous êtes ici > kelExpert > Forum > sciences > physique
Réponse du 28/07/06 par  Tanguy
Note des internautes :

Bonjour,

Avec mes reste de lycée et en simplifiant à l'extrême le plus simple et de faire un dessin.

Une roue posé sur un sol plan.

La force exercé par le cycliste en pédalant va créer une force horizontale de droite à gauche à l'endroit de contact de la roue avec le sol (nous rapelons que le vélo va vers la droite).
Automatiquement une force contraire de réaction peut être appliquer au sol qui ainsi sera au même point de contact de la roue avec le sol et de direction opposé et égale.

Je sais ce n'est pas une explication, juste un moyen de visualiser la chose.

Mais comme je ne suis pas physicien ...

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Réponse du 31/07/06 par  Cedric
Note des internautes :

Bonjour, je me permet d'apporter qq précisions:
Tout d'abord ce n'est pas le sol qui donne l'accélération mes "les jambes" du cycliste.
C'est à dire que le cycliste donne une force horizontal vert l'avant (par l'intermediaire de la chaine).
C'est cette force là qui va te faire tourner ta roue dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le problème est qu'il faut du frottement pour qu'il y ai un mouvement (si tu pedale en apesanteur tu vas jamais avancer).
c'est à ce moment que l'on regarde la roue.
cette roue subie 3 forces, une comme tu disais en réaction du sol, l'autre de part le cycliste, et la derniere est le poid.
Si tu fais un petit dessin tu verra le sol permet juste de diminuer l'acceleration du cycliste, et que le poid permet d'annuler la partie ascendante de la force du sol.
Et ainsi il nous reste une force horizontale vers l'avant, qui permet bien à tes roues de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre.
J'éspère qu'avec tous ça c'est plus clair...

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Réponse du 24/08/06 par  Jean Pascal
Note des internautes :

Bjr,
Petite précision supplémentaire, la force exercée par le pied du cycliste sur la pédale est verticale, nettement plus facile que de demander au cycliste de pousser la pédale vers l'avant, vous avez certainement remarqué que les pédales sont décalés de 180°, ce qui facilité le mouvement . la chaine transmet au pignon du moyeu de la roue arrière un couple (donc une rotation) C = F.d (d: distance entre le point d'application de la Force et le centre de rotation). Ton pneu comme le précise Cedric subit 3 forces coplanaires, La fraction du poids du cycliste réparti sur la roue arrière, la force de frottement du pneu sur le sol et la projection de l'effort d'avancement du pignon sur le sol. Lorsque cette force est suffisante pour vaincre le poids et la force de frottement, la résultante des actions de contact donne une force horizontale suffisante pour avancer.
En espérant t'avoir donné qq eclaircissements

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Réponse du 08/02/07 par  François
Note des internautes :

il faut isoler 2 solides: ( la roue de rayon R avec le pignon de rayon r) puis ( le vélo )
- la roue est soumise:
1. au poids P ( 1/2 vélo + 1/2 cycliste)
2. aux actions T des 2 brins de la chaîne,
qui donnent un couple Ct = -2*T*r ( - car elles feraient tourner la roue dans le sens horaire ), à la réaction du sol
3. la réaction du sol, dont la composante horizontale H est au maxi égale à P*frottement, et n'existe que si l'on essaie de faire tourner la roue ( elle évite le dérapage ),
la réaction H donne un couple Ch = + R*H ( + car elle ferait tourner la roue dans le sens trigo)
*à l'équilibre, Ct + Ch =0, donc H = ( 2*T*r ) / R
* le vélo de masse M soumis à H subit une accélération a = H / M
si T était énorme, il y aurait dérapage, a serait la même, car H =< P*f
rem: j'ai négligé les frottements dans les axes des roues et la déformation des roues et du sol

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