La physique de la montée

Sur le plat, la résistance à l’avancement est principalement due à la traînée aérodynamique et aux frottements mécaniques. Le poids joue un rôle secondaire, mais il devient crucial dès que la pente augmente.

En montée, la plus grande partie de la puissance sert à lutter contre la gravité. La formule physique complète est :

P = m × g × v × sin(θ) + m × g × v × Crr × cos(θ) + ½ × ρ × CdA × v³

où :

  • m est la masse totale (cycliste + vélo)
  • g = 9,81 m/s² (gravité)
  • v est la vitesse en m/s
  • θ est l’angle de la pente (sin(θ) ≈ pente en % / 100)
  • Crr est le coefficient de roulement (~0,004)
  • ρ est la densité de l’air (~1,2 kg/m³)
  • CdA est la surface frontale (~0,32 m² pour un amateur)

La seule partie qui dépend du poids est la gravité et la résistance au roulement.
La traînée aérodynamique, elle, ne dépend pas du poids.

Combien de watts vaut réellement 1 kg ?

Sur le plat, la réduction de poids a un effet marginal. À 40 km/h, perdre 1 kg permet d’économiser environ 0,5 à 1 watt grâce à une légère réduction des frottements des pneus et de l’inertie.

Exemple : Si vous roulez à 35 km/h, 1 kg en moins équivaut à une économie de 0,7 watt.

En montée en revanche, chaque kilogramme compte.

La variation de puissance liée à 1 kg est :

ΔP ≈ g × v × sin(θ) + g × v × Crr × cos(θ)

Prenons un cycliste amateur typique :

  • Pente : 7,5 %
  • sin(θ) ≈ 0,075
  • Vitesse : 14 km/h = 3,9 m/s
  • Crr = 0,004

Gravité : 9,81 × 3,9 × 0,075 = 2,87 W

Roulement : 9,81 × 3,9 × 0,004 ≈ 0,15 W

Total : 1 kg ≈ 3,0 watts

Donc pour un cycliste amateur roulant entre 10 et 15 km/h sur une pente à 7–8 %, la valeur réelle est : 1 kg ≈ 2,5 à 3,3 watts

L’aérodynamique et la transmission ne changent pas avec le poids, mais les pertes mécaniques (chaîne, roulements) et le rendement musculaire font que le gain réel mesuré est plutôt autour de : 1 kg ≈ 2,8 à 3,0 watts effectifs.

Dans quels cas les 4 à 6 watts sont-ils vrais ?

Les watts par kilo augmentent avec la vitesse et la pente.

À 8 % :

  • 14 km/h → ~3,0 W/kg
  • 18 km/h → ~3,9 W/kg
  • 20 km/h → ~4,3 W/kg
  • 23 km/h → ~5,0 W/kg

Pour atteindre 5 W par kilo à 8 %, il faut rouler à plus de 22 km/h, ce qui correspond à plus de 6 W/kg… c’est-à-dire un niveau WorldTour.

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Pogacar contre un amateur

Tadej Pogacar monte un col à 8 % autour de 20–23 km/h, avec une puissance proche de 6,2 W/kg. À cette vitesse, 1 kg représente réellement 4,5 à 5 watts.

Un amateur à 250 W roule plutôt à 13–15 km/h sur la même pente. À cette vitesse, 1 kg ne vaut que 3 watts.

Appliquer les chiffres des professionnels à un amateur revient à comparer une Formule 1 à une voiture de série.

Pourquoi les « 4–6 W par kilo » se sont répandus

Trois raisons expliquent cette confusion :

  1. De nombreux calculateurs simplifiés utilisent la formule P = m × g × v sans le sin(θ), ce qui revient à supposer une pente de 100 %.
  2. Les données issues des équipes professionnelles, qui roulent à 20–25 km/h en montée, ont été reprises sans être adaptées aux vitesses des amateurs.
  3. Les graphiques de watts par kilo sont souvent extrapolés linéairement, alors que la relation dépend fortement de la vitesse.

Résultat : des chiffres justes pour Pogacar sont devenus faux pour le commun des cyclistes.

Où perdre du poids ?

Sur le cycliste

Corps : Perdre de la masse grasse améliore le ratio puissance/poids. Attention à ne pas sacrifier la force musculaire.
Équipement : Maillot, cuissard, chaussures… Chaque gramme compte.

Sur le vélo

Cadre et roues : Les roues légères améliorent l’inertie et l’accélération.
Transmission et composants : Un groupe haut de gamme est plus léger qu’un groupe d’entrée de gamme.
Accessoires : Porte-bidon, selle, potence… Optez pour des matériaux légers (carbone, titane).

Exemple : le Col du Tourmalet

Col du Tourmalet (Sainte-Marie-de-Campan) :

  • 17,2 km
  • 1285 m de dénivelé
  • 7,4 %

Cycliste : 74 kg, vélo 7,5 kg, total 81,5 kg, 250 W. Temps ≈ 1 h 15.

1 kg = 3 W → 1,2 % de puissance.
1,2 % de 1 h 15 = environ 54 secondes.

Donc :

  • –1 kg ≈ 50 à 60 secondes
  • –2 kg ≈ 1 min 40 à 2 min
  • –3 kg ≈ 2 min 30 à 3 min

Calculateur de Performance en Montée et incidence du poids

Combien de temps peut-on espérer gagner / perdre sur une montée de col en ayant 1 kg ou 2 kg de moins ou de plus ? Et combien de temps peut-on gagner en développant quelques watts en plus ou perdre en économisant quelques watts sur une montée ?

Pour répondre à tout cela, je vous propose ce calculateur de performance en montée et incidence du poids sur le temps d'ascension sur les plus beaux cols de France.

Ces estimations sont basées sur des modèles physiques. Les conditions réelles (vent, température, revêtement) peuvent influencer significativement le temps final.

Conclusion

Pour un cycliste amateur roulant entre 10 et 15 km/h sur une pente de 7/8 %, le gain réel est de 3 watts pas kilogramme perdu.

Les valeurs de 4 à 6 watts par kilo sont réservées aux professionnels roulant à plus de 18–20 km/h dans les cols.

Le poids reste un facteur clé de la performance, mais il doit être évalué avec les lois de la physique, pas avec des chiffres issus du peloton WorldTour.

En pratique, perdre 1 kg équivaut pour un amateur à gagner environ 3 watts, ce qui représente environ une minute sur un grand col comme le Tourmalet. Des gains tout à fait relatifs quand on voit les sommes à dépenser parfois pour gagner quelques centaines de grammes.