Les Forces qui s'opposent à l'avancée du cycliste
Il y 3 forces qui s'opposent à l'avancement du cycliste : résistance due à la gravité, la résistance due à l'aérodynamisme et la résistance de friction
1) Résistance due à la gravité (RG)
Rg=M x g x sin θ
La résistance due à la gravité (RG, en Newton) représente la force exercée par la masse de l'ensemble cycliste (M, en kg) et orientée verticalement vers le bas. Sur un terrain incliné, cette force est la principale résistance rencontrée par le cycliste en montée. Elle est donc dépendante de la masse du cycliste, de celle de son vélo et de l'inclinaison du terrain (θ, en degrés). Elle se détermine ainsi, avec l'accélération gravitationnelle (g = 9.81 m·s-2).
2) Résistance de friction
Ensuite, il y a la résistance de friction ou la résistance roulement de qui représentent le contact des roues et des pièces mécaniques entre elles avec le terrain sur lequel évolue le vélo (Rr) . Ce sont les roues qui génèrent la résistance de friction la plus importante.
3) Résistance aérodynamique
La résistance aérodynamique qui est la résistance à l'air selon La relation Di Prampero
Ra= 0,5* p*s*c*V ²,
Où ρ est la masse volumique de l'air(en kg·m-3), s la surface frontale du cycliste(en m²), C Coefficient de forme aérodynamique dépend de équipement du cyclisme( casque, habits) (sans unité), V la vitesse de pénétration du cycliste dans l'air(en m·s-1); SC est le coefficient de pénétration dans l'air qui dépend de aérodynamisme du cycliste.
Cette résistance est composée de 2 forces : la force de traînée et la force de portance. En cyclisme, au vu des vitesses de déplacement, la traînée aérodynamique constituent, sur un terrain plat, 90% de l'énergie que le cycliste met dans son vélo alors que la force de portance n'est pas très importante. Ce n'est pas l'air devant le cyclisme qui l'empêche d'avancer mais la turbulence et la zone de basse pression. Il y a 15% de la résistance de son vélo et de la friction des pneus et 85% de la résistance du corps.
Enfin, si à basse vitesse la résistance au roulement reste prépondérante sur la résistance à l'air (répartition ~ 80/20 à 10km/h), la balance s'inverse lorsque la vitesse augmente. On cherche alors à gagner en aérodynamisme.
Dans le cyclisme à grande vitesse, la résistance aérodynamique représente environ 90% des résistances totales opposées à l'avancement d'un cycliste et de son vélo. Elle représente la résistance de l'air à son déplacement. Plus un cycliste se déplace rapidement et plus il rencontre de résistance. Ainsi, pour une production de puissance constante, si on arrive à diminuer la résistance aérodynamique, alors la vitesse de déplacement augmente.