Estimation du rendement mécanique

Dans les articles précédents est évoquée une grandeur, le rendement mécanique, définie comme le rapport entre l'énergie mécanique produite et l'énergie E dépensée pour produire la précédente. L'énergie mécanique est le produit de la puissance mécanique produite P et de la durée. Le rendement s'écrit alors:

Rendement = Puissance P * Duree / Energie E

La puissance mécanique est donnée par le PowerTap. Le logiciel de Polar (Polar Precision Performance) donne, pour chaque relevé, une énergie dépensée par unité de temps (kCal/h) estimée via la fréquence cardiaque, le poids et la VO2Max. La VO2 étant la quantité d'oxygène consommée en ml/mn/kg, l'énergie dépensée vaut:

E[kCal/h] = Energie[kCal] produite par ml d'O2 * VO2 * 60 * Poids

D'après http://www.volodalen.com/13physiologie/energie.htm, la dégradation de glucose par un litre d'oxygène apporte une énergie de 5,05 kCal, celle de lipide 4,69 kCal, celle de protéine 4,46 kCal.

Après quelques recherches sur le Net et une étude des valeurs données par le logiciel, il semblerait que la formule programmée dans PPP utilise:

-une variation linéaire de la VO2 en fonction de la fréquence cardiaque jusqu'au seuil anaérobie donc VO2=VO2Max*%Fc(Karvonen) avec:

%Fc(Karvonen) = (Fc-FcRepos)/(FcMax-FcRepos)

-une énergie produite par ml d'oxygène constante de l'ordre de 4,7 kCal

Cela donnerait la formule (c'est une estimation donc je mets ~ à la place de =) :

E[kCal/h] ~ 4,7 /1000 * VO2Max * %Fc* 60 * Poids

Une joule vaut 4,184 calories donc l'énergie E dépensée exprimée en [J] vaut:

E[J] = E[kCal/h] * Duree * 3600/1000 * 4,184

D'où en remplaçant:

E[J] ~ 4,7 * Duree * VO2Max * %Fc* 0,06 * Poids * 3,6 *4,184

La formule du rendement devient donc:

Rendement ~ 3,05 * Puissance / (VO2Max * %Fc * Poids)

Si l'on ne connait pas sa VO2Max mais que l'on a une idée de sa PMA, la formule de Hawley peut être utilisée:

VO2Max [ml/mn/kg] = (0,435 + 0,01141 * PMA) / Poids

A vrai dire, je devrais programmer cette dernière car les chiffres de rendement donnés dans ce blog sont calculés avec une VO2Max constante de 63 ml/mn/kg (d'après un test d'effort datant de 2005). Or, ma VO2Max ayant évolué depuis 2 ans, cela donne actuellement des rendements de parfois 27% (!) qui ne veulent plus rien dire en absolu (20-25% est la norme).

Néanmoins, la diminution plus ou moins rapide du rendement au cours d'une longue sortie de vélo (ou au cours de séances de home trainer) est toujours intéressante à regarder car révélatrice d'une gestion de l'alimentation ou de l'hydratation déficiente. Deux exemples pour illustrer ce point:

-Une sortie calamiteuse en 2005 (pas assez alimenté la veille en sucres lents, plus de jambes en fin de parcours dû à une hypoglycémie). Le rendement chute de 21,5% à 16,2%:
-Ma meilleure sortie 2007, où dans des conditions très particulières (température extérieure idéale et quasi constante), le rendement s'est miraculeusement maintenu entre 24 et 25% pendant 4 heures:
C'est aussi grâce à cet indicateur que je me suis aperçu que rouler dans les 2 premières heures après un petit déjeuner fait chuter le rendement de près de 2 points (22% au lieu de 24%). D'après ces chiffres, une part importante d'énergie est détournée pour s'occuper de la digestion.