Vitesse d'écoulement du fluide sur le corps (vf)
On se demande souvent pourquoi lors d’une course, un cycliste pédale derrière un autre ? La réponse se trouve dans les connaissances des forces créés par les fluides. Tout corps se déplace dans un fluide (gazeux ou liquide), l’air est un fluide gazeux, et l’eau est un fluide liquide. Dans le cas du cyclisme c’est dans le gaz (l’air). Le corps éprouve de la part de ce fluide une sorte de résistance qui s’oppose au mouvement du cyclisme. Plus la vitesse du cycliste est importante, plus le fluide circule rapidement.
Si le vent est dos au cyclisme :
Si le vent est face au cyclisme :
Si le vent est nul :
Schématisation d'un cycliste avec le vent de dos
Lorsque le vent souffle dans le dos du cycliste, il aura l’impression d’aller plus vite avec une certaine facilité, ce phénomène s’explique de la manière suivante, lorsque le vent souffle à l’ opposé du déplacement du fluide sur le corps, alors la vitesse d’écoulement du fluide sur le corps diminue et donc la résistance aérodynamique également.
Schématisation d'un cycliste avec le vent de face
Inversement, si le vent souffle face au cycliste, il aura l’impression d’être freiné, alors la vitesse d’écoulement du fluide sur le corps augmente, de ce fait la résistance aérodynamique augmente également.
Ce qui est important est le mouvement entre le fluide et le corps du cyclisme. L'exemple d'une balle schématisant le cycliste sur son vélo. D'où l’utilisation de la soufflerie pour expérimenter la vitesse de l'écoulement du fluide sur le corps du cycliste.
Par exemple, si la balle se déplace avec un vent de face, c’est-à-dire un vent soufflant dans la direction opposée à la direction de la balle, de ce fait la vitesse de déplacement est additionnée à la vitesse du vent. Une balle est lancée vers l’avant à une vitesse de 20 m/s accompagné d’un vent de face de 5m/s, la vitesse du fluide passant la balle sera de 25m/s.
Autre exemple, si une balle se déplace vers l’avant à une vitesse de 20m/s avec un vent arrière, c’est-à-dire un vent soufflant dans la même direction que la balle, alors la vitesse la vitesse du vent sera soustraite à la vitesse déplacement. De ce fait, la vitesse du fluide sera de 15m/s.
Schéma d'une balle représentant le cycliste, montrant la vitesse du fluide lorsque le vent est dos au cyclisme
Schéma d'une balle représentant un cycliste, montrant la vitesse du fluide lorsque le vent est dos au cycliste
C’est pourquoi, comme expliquer dans la partie « Résistances aérodynamiques », la trainée de frottement est une des forces de la résistance aérodynamique, elle est causée du fait que le fluide se frotte le long de la surface du corps. Certes, cette force est une infime partie de la résistance aérodynamique mais elle agit principalement dans l’écoulement du fluide. En effet, la trainée de frottement augmentera avec la vitesse du fluide, mais puisque l’air est un fluide avec une faible viscosité alors la trainée de frottement est négligeable