Cet article a été initialement publié sur Conversation.

Jean-Éric Goff est professeur de physique à l’Université de Lynchburg.

Imaginez que vous commencez à pédaler à partir de Début de l’étape 17 de Tour de France cette année. Tout d’abord, vous parcourrez environ 70 miles (112 km) avec des augmentations progressives d’altitude d’environ 1 300 pieds (400 m). Mais vous n’avez pas encore atteint la partie la plus amusante : la Hautes-Pyrénées Pegunungan Mountains. Pour les prochains 40 milles (64 km), vous devrez grimper trois sommets montagneux avec une augmentation nette d’un mile (1,6 km) en altitude. Le jour le plus propice de ma vie, je ne serais peut-être même pas en mesure de terminer l’étape 17, et encore moins de le faire à proximité des cinq heures environ qu’il faut au vainqueur pour terminer le voyage. Et l’étape 17 n’est qu’une des 21 étapes à franchir au cours de la tournée de 23 jours.

je un physicien du sportet j’ai déjà après le Tour de France pendant près de deux décennies en utilisant des données de terrain – comme je l’ai décrit pour l’étape 17 – et les lois de la physique. Mais je n’arrive toujours pas à imaginer les capacités physiques requises pour terminer la course cycliste la plus célèbre au monde. Seule une poignée d’humains d’élite ont pu terminer les étapes du Tour de France dans un temps mesuré en heures et non en jours. La raison pour laquelle ils peuvent faire ce dont nous ne pouvons tous que rêver est que ces athlètes peuvent générer d’énormes quantités de puissance. La puissance est la vitesse à laquelle les cyclistes brûlent de l’énergie et l’énergie qu’ils brûlent provient de la nourriture qu’ils mangent. Et pendant le Tour de France, le cycliste vainqueur brûlera l’équivalent d’environ 210 Big Mac.

Le cyclisme est un jeu de watts

Pour faire avancer le vélo, le coureur du Tour de France transfère l’énergie de ses muscles, à travers le vélo et aux roues qui repoussent vers le sol. Plus le cycliste peut dépenser de l’énergie rapidement, plus la puissance est grande. Ce taux de transfert d’énergie est souvent mesuré en watts. Les cyclistes du Tour de France sont capables de générer de grandes quantités d’énergie pendant une très longue période de temps par rapport à la plupart des gens.

Pendant environ 20 minutes, un cycliste récréatif en forme peut constamment 250 watts à 300 watts. Les cyclistes du Tour de France peuvent gagner plus de 400 watts pour la même période. Ce pro peut même jusqu’à 1000 watts pendant un court moment sur une pente raide—à peu près assez de puissance courir four micro-onde.

Mais toute l’énergie qu’un cycliste du Tour de France met dans son vélo ne se transforme pas en mouvement vers l’avant. Les cyclistes luttent contre la résistance de l’air et perdent la friction entre les roues et la route. Ils reçoivent de l’aide de la gravité en descendant la colline, mais ils doivent défier la gravité en montant.

J’ai combiné toute la physique liée à la puissance du cycliste ainsi que les effets de la gravité, de la résistance de l’air et du frottement dans mon modèle. En utilisant tout cela, j’estime qu’un vainqueur typique du Tour de France devrait produire une moyenne d’environ 325 watts sur environ 80 heures de course. Gardez à l’esprit que la plupart des cyclistes amateurs seraient heureux s’ils pouvaient générer 300 watts en seulement 20 minutes.

Transformez la nourriture en kilomètres

Alors, d’où ces cyclistes tirent-ils toute cette énergie ? La nourriture, bien sûr.

Mais vos muscles, comme n’importe quelle machine, ne peuvent pas convertir 100 % de l’énergie alimentaire directement en production d’énergie – le muscle peut se situer quelque part entre les deux Économisez 2 % lorsqu’il est utilisé pour des activités telles que la natation et 40 % d’économie sur le cœur.. Dans mon modèle, j’utilise une efficacité moyenne de 20 %. Connaissant cette efficacité ainsi que la production d’énergie nécessaire pour gagner le Tour de France, je peux alors estimer la quantité de nourriture dont le cycliste vainqueur aura besoin.

Les meilleurs cyclistes du Tour de France qui terminent les 21 étapes brûlent environ 120 000 calories au cours de la course, soit une moyenne de près de 6 000 calories par étape. Lors de certaines des étapes de montagne les plus difficiles, comme l’étape 17 de cette année, le coureur brûlera près de 8 000 calories. Pour compenser cette énorme perte d’énergie, les cyclistes mangent de délicieux aliments comme des rouleaux de confiture, des barres énergétiques et des « gelées » alléchantes pour ne pas gaspiller d’énergie à mâcher.

le gagnant de l’année dernière, Tadej Pogacar, ne pèse que 146 kilogrammes. Les cyclistes du Tour de France n’ont pas beaucoup de graisse à brûler pour obtenir de l’énergie. Ils doivent constamment mettre de l’énergie alimentaire dans leur corps afin de pouvoir dépenser de l’énergie à un rythme qui semble surhumain. Alors cette année, en regardant l’étape du Tour de France, faites attention au nombre de fois où les cyclistes mangent – vous connaissez maintenant la raison de tous ces grignotages.