Aire frontale projetée (Ap)
L’aire frontale projetée représente la partie du corps qui peut être vue par une personne placé en face d’un cycliste sur son vélo.
L’air frontal projeté est dépendante :
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De sa masse corporelle
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De sa taille
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De l’équipement utilisé (vélo, casque, vêtements,...)
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De la position qu’adapte le cycliste sur son vélo
Aire frontale projeté d’un cycliste
Certains scientifiques ont supposé que l’aire frontale projetée était une valeur proportionnelle à la surface corporelle totale (Asct). La surface corporelle totale représente la surface de la peau du corps entier. Cette hypothèse a permis d’établir des relations mathématiques permettant d’améliorer la résistance aérodynamique, on va exprimer la surface corporelle totale en fonction de la taille et de la masse corporelle :
hc : la taille du cycliste en mètres / mc : la masse corporelle du cycliste en kilogramme
Exemple : Un homme mesurant 176 cm, et pesant 80 kilos.
Asct = 0,00949 * 176 puissance 0.655 * 80 puissance 0.441 = 1.9 m² <------ surface corporelle total de l’homme.
Cette hypothèse sera très vite abandonnée par les scientifiques car ils ont prouvé que l’aire frontale projetée n’était finalement pas proportionnel à Asct puisque la relation Asct/mc n’est pas exacte chez les cyclistes de grande corpulence. Néanmoins, cette hypothèse semble correcte pour les cyclistes ayant une masse corporelle entre 60 et 80 kilos.
Désormais, on sait que l’on doit différencier l’aire frontale projetée à la surface corporelle totale. Depuis, des multitudes de formules ont été proposés, étudiés afin de se rapprocher de la formule juste de l’aire frontale projetée. Aujourd’hui, les plus récentes formules ont été proposées par les scientifiques Barelle, Chabroux et Favier en 2010 :
Ces deux formules ont été réalisées afin de déterminer l’aire frontale projetée (Ap) dans une position dite aérodynamique avec un guidon équipé de prolongateurs et un casque de contre la montre. Ces deux formules sont établies en fonction de la masse corporelle (mc en kg), de la taille (hc en m), de la longueur du casque (L en m) et de son inclinaison par rapport à l’horizontale (a1 en degrés).
guidon équipé de prolongateurs
Exemple de la formule n°1 : Un homme mesurant 1m74, possédant un casque de de 0.55m. L’inclinaison du casque par rapport à l’horizontale est de 5 degrés
Ap = 0.107 × 1.74 puissance 1.6858 + 0.329 × (0.55 × sin(5)) ² -0.137 × (0.55 ×sin(5))
= 0.436 m²
Casque de contre la montre
Exemple de la formule n°2 avec les mêmes caractéristiques que la formule n°1 : Un homme mesurant 1 m 74, pesant 70 kilos, possédant un casque de de 0.55 m. L’inclinaison du casque par rapport à l’horizontale est de 5 degrés.
Ap = 0.045 × 1.74 puissance 1.15 × 70 puissance 0.2794 + 0.329 × (0.55 × sin(5)) ² - 0.137 × (0.55 × sin(5))
= 0.443 m²
On remarque qu’à partir de deux formules différentes mais avec des caractéristiques quasi identiques, puisque dans la formule n°2, la masse corporelle apparaît, que les résultats sont très proches de l’un de l’autre. Toutefois ces résultats ne sont pas très fiables, en effet, ces formules ne sont pas élaborées pour une position particulière d’un cycliste sur son vélo. Ces formules sont plutôt utile à partir du moment où l’on veut trouver Ap de manière approximatif avec des valeurs simples à obtenir (taille, masse corporelle,...). Nous verrons par la suite, dans la partie « Techniques de mesurages » qu’il y a de nombreuses et différentes méthodes pour déterminer non mathématiquement l’aire frontale projetée. C’est pourquoi ces formules sont aujourd’hui très peu utilisées.
Ce qui est important de comprendre sont que ces formules donnent une valeur d’une position dite adaptée d’un cyclisme sur vélo dans un seul espace, et non d’une valeur réel d’un cycliste en déplacement.
Pour finir, la surface frontale projetée causera une trainée de pression plus ou moins grande selon la surface frontale projetée de n’importe quel cycliste, en effet, à vitesse identique, un corps de petite surface frontale rencontrera moins de trainée de pression qu’un corps de grande surface frontale. Egalement, l’aire frontale projetée sera très souvent associée au coefficient de trainée aérodynamique.