Analyse des Effets de la Gravité sur le Terrain

Réponse :

La masse (\(m\)) d'un objet est une mesure de la quantité de matière qu'il contient. Elle est constante, quel que soit l'endroit où se trouve l'objet (Terre, Lune, espace...). Son unité dans le Système International est le kilogramme (kg).

Le poids (\(P\)) d'un objet est la force de gravité exercée par un astre (comme la Terre) sur cet objet. Il dépend de la masse de l'objet et de l'intensité de la pesanteur (\(g\)) de l'astre. Le poids varie donc si l'on change d'astre. Son unité est le Newton (N).

Réponse :

On utilise la formule \(P = m \times g\).

Données : \(m = 85 \text{ kg}\), \(g = 9,8 \text{ N/kg}\).

Le poids total du VTTiste et de son vélo est de \(833 \text{ Newtons (N)}\).

Réponse :

Le poids (\(\vec{P}\)) est une force qui a les caractéristiques suivantes :

• Point d'application : Le centre de gravité (G) de l'objet.
• Direction : Toujours verticale (la direction d'un fil à plomb).
• Sens : Toujours vers le bas (vers le centre de la Terre).
• Valeur (ou intensité) : Calculée par \(P = m \times g\), exprimée en Newtons (N).

Réponse a) Direction du poids :

Le poids \(\vec{P}\) est toujours dirigé verticalement vers le bas (vers le centre de la Terre), quelle que soit l'inclinaison de la pente. Il n'est donc pas perpendiculaire à la pente (sauf si la pente est horizontale).

Réponse b) Effets du poids sur la pente :

Oui, le poids a deux effets principaux sur un objet en pente :

• Une composante du poids est parallèle à la pente et a tendance à faire glisser le VTT vers le bas de la pente.
• Une autre composante du poids est perpendiculaire à la pente et appuie le VTT contre la pente. Si le centre de gravité est mal positionné par rapport aux points d'appui, le poids peut aussi contribuer à faire basculer le VTT.

Réponse :

Le centre de gravité (G) d'un objet est le point d'application du poids de cet objet. C'est comme si toute la masse de l'objet était concentrée en ce point unique pour l'action de la gravité.

Pour un VTTiste sur son vélo, le centre de gravité de l'ensemble (VTTiste + vélo) se situe quelque part entre le VTTiste et le vélo, généralement un peu au-dessus du pédalier et légèrement en avant, en fonction de la posture du cycliste.

Réponse :

La base de sustentation (ou polygone de sustentation) d'un objet est la surface délimitée par les points d'appui de l'objet sur son support. Pour un VTT, les points de contact avec le sol sont les deux pneus. La base de sustentation est donc la ligne droite qui relie les deux points de contact des pneus avec le sol (si on considère une situation simplifiée) ou un petit rectangle si on prend en compte la largeur des pneus.

Réponse :

Pour qu'un objet soit stable et ne bascule pas, la verticale passant par son centre de gravité doit tomber à l'intérieur de sa base de sustentation.

Un VTTiste se penche :

• En avant dans une descente raide : pour déplacer son centre de gravité vers l'avant et éviter que la verticale de G ne passe derrière la roue arrière, ce qui le ferait basculer en arrière (soleil).
• En arrière dans une montée raide : pour déplacer son centre de gravité vers l'arrière et éviter que la verticale de G ne passe devant la roue avant, ce qui le ferait basculer en avant ou ferait décoller la roue avant (cabrage non contrôlé).

Ces ajustements permettent de maintenir la verticale du centre de gravité à l'intérieur de la base de sustentation (entre les roues) et d'améliorer l'adhérence et le contrôle.