Entrainement : C’est quoi la puissance en cyclisme ?

La notion de « puissance » classe le cycliste qu’il soit professionnel ou cyclosportif, aide à caractériser ses qualités et devient l’une des valeurs à suivre pour espérer progresser. On vous explique tout ça.

Photos : PEdALED, DR

La puissance d’un cycliste quand il appuie sur les pédales est le niveau de l’effort qu’il fournit pour vaincre les résistances qui s’opposent à lui et avancer. Celles-ci sont de trois types : la pesanteur (plus la pente est forte plus la résistance est élevée), la résistance de l’air (qui est proportionnelle au carré de la vitesse), et les frottements mécaniques (qui dépendent de la qualité de la transmission du vélo et du contact des pneumatiques avec le sol). La puissance, c’est l’effort direct, à l’inverse de la fréquence cardiaque qui n’en est que la résultante. Lorsqu’on fait un sprint violent sur quelques secondes, la puissance s’élève et décroît ensuite très rapidement, alors que la fréquence cardiaque réagit avec une certaine inertie, qui n’est pas représentative de l’intensité réelle à l’instant T. De nombreux facteurs peuvent influencer la fréquence cardiaque, comme la durée et l’intensité de l’effort, mais aussi le niveau d’entrainement, de fatigue, l’altitude, la chaleur, un virus, la déshydratation. La puissance fournie découle quant à elle de la gestion de l’effort, du niveau de condition physique, de la force musculaire, des capacités cardio-vasculaires et de la coordination gestuelle. Interviennent dans ces mécanismes les qualités innées, l’entraînement, voire le dopage. On peut également intervenir en diminuant les forces de résistance à affronter. La puissance peut se calculer, mais plus facilement se mesurer, grâce à de capteurs embarqués sur le vélo, qui témoignent directement de l’effort fourni en direct.

Quand on parle de watts

Le watt est une unité de mesure internationale pour quantifier une puissance, un flux énergétique et un flux thermique. Un watt est l’équivalent du transfert d’une énergie d’un Joule pendant une seconde. C’est le produit de la force exercée sur un objet par sa vitesse de déplacement. Produire un watt équivaut à soulever un objet de 98,6 g à une vitesse constante d’un mètre par seconde. Doubler la puissance signifie soulever le même objet en doublant la vitesse, ou soulever un objet deux fois plus lourd à la même vitesse. C’est à comparer à une autre unité de mesure pour la puissance avec les chevaux vapeurs, qui sont utilisés pour les véhicules à moteur. Un cheval vapeur est l’équivalent de 736 watts, une puissance très élevée pour un cycliste. Sur un vélo, la puissance en watts est donc le produit de la force exercée sur les pédales par la vitesse de rotation des manivelles. Pour améliorer la puissance fournie, on peut peut soit augmenter la force, soit augmenter la cadence. Rouler avec un braquet important n’est donc pas gage de puissance, mais de force.

Un rapport entre la puissance et le temps

Une puissance brute exprimée en watt ne veut rien dire si elle n’est pas rapportée à une notion de durée. Produire 400 watts équivaut à soulever un objet de près de 40 kg à la vitesse d’un mètre par seconde, ou un objet de 20 kg à la vitesse de deux mètres par seconde. C’est à la portée de tout le monde sur quelques secondes, beaucoup moins sur plusieurs minutes. C’est ce qui différencie le cycliste occasionnel du coureur professionnel. Ce rapport entre la puissance et le temps détermine notre niveau, mais aussi nos qualités, qui peuvent s’exprimer en termes d’explosivité, d’endurance ou de résistance à de très hautes intensités sur plusieurs minutes. Un sprinter est par exemple très puissant sur quelques secondes et beaucoup moins sur 30 minutes d’effort, à l’inverse d’un grimpeur.

La puissance et le poids

Mais la puissance brute – quelle que soit la durée de la mesure – ne suffit pas à mesurer la performance ou les qualités. Un cycliste grand et lourd fournit plus de puissance brute qu’un cycliste plus petit, grâce à la taille et au poids de ses muscles. Il lui faut pourtant porter son propre poids lorsque la principale résistance à affronter est l’apesanteur. Dans ce cas, un moyen de comparer les coureur est le rapport watts/poids, ce qui permet aux petits mollets de rivaliser voire de dépasser les musculeux. Sur le plat, puisque la principale résistance à l’avancement est la résistance de l’air, le rapport entre la puissance et le poids est moins important, mais par contre on tient plutôt compte du rapport watts/Scx (coefficient de pénétration dans l’air). Lorsqu’on cherche à progresser, on optimise le rapport puissance/poids. Voici quelques exemples de puissance en W/kg en fonction du niveau :

Sur une heure :

  • entre 5,7 et 6,4 W/kg : professionnel de très haut niveau
  • entre 4,7 et 5,3 W/kg : amateur de très bon niveau
  • entre 3,5 et 4,1 W/kg : amateur moyen
  • entre 2,4 et 3,1 W/kg : cycliste occasionnel

Sur 5 minutes :

  • entre 7 et 7,6 W/kg : professionnel de très haut niveau
  • entre 5,6 et 6,4 W/kg : amateur de très bon niveau
  • entre 4,3 et 5 W/kg : amateur moyen
  • entre 3 et 3,7 W/kg : cycliste occasionnel

Sur 5 secondes :

  • entre 22 et 24 W/kg : professionnel de très haut niveau
  • entre 18,6 et 20,8 W/kg : amateur de très bon niveau
  • entre 15 et 17 W/kg : amateur moyen
  • entre 12 et 14 W/kg : cycliste occasionnel

Gagner des watts

Pour améliorer les performances, deux voies sont à explorer : optimiser le moteur (le cycliste) ou diminuer les forces de résistance. Mais que peut-on espérer gagner ? Sur le plan physique, tout dépend d’où l’on part. Il y a bien sûr les capacités physiques de base (et la capacité à supporter de grosses charges d’entraînement en fait partie) qui sont limitantes à un moment ou à un autre. Et puis il y a la part d’acquis, celle des saisons, des années et des mois précédents. Disons qu’en quelques semaines de programme bien construit, on peut espérer gagner 10 à 12 % de watts au seuil anaérobie, soit autant qu’avec un dopage high-tech (mais qui pourrait aussi s’ajouter !). On peut aussi diminuer les forces de résistance, avec pour but de rouler plus vite avec la même énergie dépensée, ou d’en dépenser moins pour rouler à une certaine vitesse. Le poids est l’ennemi du cycliste qui doit affronter la gravité. Mais il faut tenir compte de l’ensemble du poids à élever, et pas seulement celui du vélo (voir ici). Indépendamment du fait qu’un gain d’1 kg sur le poids du cycliste est aussi bénéfique sur la condition physique (ce qui n’est pas le cas lorsqu’on agit sur le matériel) s’alléger du même poids dans une pente de 8 % à 15 km/h permet d’effacer approximativement 4,5 watts de résistance. Soit un gain de 20 secondes pour 30 minutes de montée. Il y a beaucoup plus à attendre d’une amélioration de la pénétration dans l’air. 75 % de la résistance aérodynamique à 45 km/h provient du cycliste sur sa machine. En passant d’une position avec les mains en haut du cintre à la position mains aux cocottes, on économise une vingtaine de watts (selon le gabarit). En passant avec les mains en bas, c’est presque 40 watts supplémentaires. En position « chrono » avec un vélo adéquat, c’est encore 70 à 80 watts de plus ! Une quinzaine de watts peuvent encore être gagnés sur la tenue (combinaison et casque). Soit au final presque 150 watts de moins pour la même vitesse quand on met toutes les chances de son côté. Sans changer radicalement de discipline, un cadre de route aéro permet déjà d’économiser approximativement 25 watts par rapport à un cadre avec des tubes ronds. Avec des roues aérodynamiques, on est autour de 10 watts. Bien sûr ceci sans tenir compte de différents compromis pour la position ou le matériel utilisé. Enfin, les frottements mécaniques représentent les dernières forces à vaincre. Comptez de 3 à 9 watts en remplaçant de mauvais roulements par le top du top, et de 5 à 15 watts au niveau des pneumatiques (modèle et pression de gonflage), et même jusqu’à 15 watts entre une transmission sale et mal entretenue et un ensemble fluide et bien huilé. Notons que les pertes ou gains liés à la rigidité du matériel n’ont pas encore été quantifiés.

Au total, un cycliste développant 300 watts au seuil anaérobie (effort optimal sur 20 minutes) peut espérer gagner entre 30 et 40 watts à la même intensité avec l’entraînement, autant en se dopant comme un sauvage, seulement 4,5 watts en s’allégeant d’un kilo dans une pente à 8%, entre 10 et 25 watts en optimisant sa transmission et ses pneumatiques aux petits oignons, et jusqu’à 150 watts de plus en passant d’une position de touriste à une position CLM sur le plat. De quoi justifier de s’intéresser à la puissance, non ?

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20 commentaires sur “Entrainement : C’est quoi la puissance en cyclisme ?”

  1. bonjour

    entre 2,4 et 3,1 W/kg : cycliste occasionnel
    soit plus de 260 watts sur 1 heure.

    C’est impossible pour un cycliste occasionnel

    1. Vous n’avez pas dû comprendre la notion de poids et de meilleure performance sur une heure.
      Pour un cycliste de 70 kg, cela fait entre 168 et 217 watts, ce qui est parfaitement plausible sur la montée d’un col par exemple.
      Pour un cycliste de 55 kg, ça donne entre 132 et 170 watts.
      Pour un cycliste de 90 kg, ça donne entre 216 watts et 279 watts.

    2. Bonjour, je pense que vous n’avez pas compris la différence entre puissance, exprimée en Watts, et quantité d’énergie, exprimée en Wattheure (à ne pas confondre avec Watts par heure => Watt/h).
      Donc, cycliste occasionnel, sur une heure :
      – Puissance moyenne 2,75 W/kg, soit 192 watts pour une personne de 70 kg.
      – Si cet effort est appliqué pendant 1 heure, ce cycliste de 70 kg aura transmis aux roues une quantité d’énergie de 192 wattheure (Wh).
      – Si cet effort est appliqué pendant 2 heures, ce cycliste de 70 kg aura transmis aux roues une quantité d’énergie de 384 Wh (192 x 2).
      – Si cet effort est appliqué pendant 1/2 heure, ce cycliste de 70 kg aura transmis aux roues une quantité d’énergie de 96 Wh (192 x 1/2).

      Personnellement, je suis cycliste trèèèès occasionnel. J’ai fait des tests sur un vélo de salon qui mesure la puissance transmise aux roues, j’arrive à tenir 40 min maxi à ce rythme en développant une puissance de 190 watts, mais c’est vraiment maxi pour moi. Et j’ai donc transmis aux roues une quantité d’énergie de 190 x (40/60) = 127 Wh.
      Un cycliste occasionnel un peu mieux entraîné tiendra bien 60 min.

  2. D’accord avec Gilbert : 260w c’est monter le Tourmalet à 14 km/h pour un cycliste de 70 kg et 10 kg de vélo + équipements. Loin des perfs d’un cycliste occasionnel!

  3. Tout à fait d’accord avec les commentaires de Patxi et GIlbert : 210 W pendant 1 heure, ça fait une PMA de plus de 300W, de quoi faire bonne figure des cyclosportives même si c’est loin de l’élite.

  4. bonsoir, je suis cycliste amateur de bon niveau et je travail au capteur, quand on parle de w/kg ici en max sur 1h il faut entendre que la personne fait 1h a sont max! donc c’est tout a fait logique avec les données.
    par exemple moi ma puissance moyenne sur 5min ( ce qui vaut a peut prêt à la PMA, est de 467w ce qui fait pour mon poid, 6,2w/kg mais ca veut pas dire que durant ma sortie je puisses me mettre 15 fois à PMA

    si vous voulais connaitre vous zone d’entrainement pour rouler en foncier il faut connaitre ca pma et la zone foncier pour rouler est <50% de la pma donc dans mon cas il faut que je sois a 233w max sur mes sortie foncière
    pour 1h je dois etre à 75-80% de ma pma ce qui fait max 373w ce qui donne environs 5w/kg

    les données du site sont donc fiable, j espère vous avoir éclairé.

  5. 5w/kg pendant une heure c’est déjà un sacré niveau, après tout dépend de ce qu’on appelle cycliste moyen 😉

    1. bah moi je suis à 233 watt en une heure donc 4.95watt/kg car je fais que 47Kg mais pourtant en ce moment je m’entraine pas beaucoup..

  6. Je viens de faire une épreuve d’effort…. 270 watts pendant 16 minutes et FC à 151ppm…. 69 ans et 89kgs…. mon cardiologue m’a dit que j’étais 20% au dessus de la moyenne…..

    1. Bonjour

      Vous n’avez pas fait 270w pendant 16 minutes. Le principe du test c’est d’augmenter depuis 100w au fur et à mesure la puissance par palier et à la fin vous vous êtes crashé à 270 watts, soit c’est le dernier palier atteint (celui qui compte) soit c’est celui que vous n’avez pas fini. Par crashé on comprend avoir une fréquence cardiaque correspondant à 220-âge où le cardiologue arrête le test.
      Le dernier palier c’est la PMA. Pour 270 ça correspond à un Vo2max de 39.5 ml/kg/min, ce qui n’est pas du tout 20% au dessus de la moyenne, mais dans le « excellent » pour cet âge.

  7. Le vélo virtuel est à la fête actuellement avec Zwift. On ne parle que de watts et watts/kg. C’est génial 👍

  8. Votre classification des cyclistes me semble très sévère par rapport aux performances requises dans votre barème…
    je pensais être un cycliste amateur de niveau moyen avec mes 8000 km d’entrainement par an…je ne suis même pas un cycliste occasionnel !!!

    A vérifier!!!

  9. Classification un peu rude à mon sens en effet : j’ai commencé à faire du vélo l’an dernier après de nolbreuses années de course à pied. Avec une performance à 3,6 watts /kg sur une durée d’une heure, soit quasiment de cycliste occasionnel dans le bareme proposé, je termine dans les premiers 30% sur la Marmotte l’an dernier et je n’ai pas eu l’impression que le public présent sur cette cyclo était composé de cyclistes occasionnels
    Si cela peut encourager ceux qui regardent ce bareme avec etonnement

  10. Bonsoir, merci pour votre article j’ai appris pas mal de choses. D’ailleurs c’est le seul article pertinent et clair, bien qu’il va me falloir relire certains points que j’ai du mal à comprendre, que j’ai trouvé sur la toile. Encore merci.

  11. Ce barème me semble tout à fait correcte, ne vous en deplaise. Je fais du vélo depuis 3 ans (j’ai 32 ans) et je m’entraine en moyenne 10h/semaine (velo + cap + ski de fond l’hiver).

    Je pèse 68kg à mon poids de forme et j’ai une PMA 5′ de 400 Watts (5.88 W/kg) et une FTP de 320-330 Watts sur un effort de plus d’une heure (4.77 W/kg). Ces performances me permettent de me classer dans les 20-50 premiers de course de type grandfondo, mais je suis extrèmement loin du niveau des coureurs en clubs . Je suis juste un bon amateur qui se fait plaisir en cyclo.

    Tous mes amis qui debutent le vélo sont au-delà des 3W/kg dès les premieres sorties, sans qu’ils ne soient sportifs pour antant. Il faut aussi se dire qu’en cyclo, 80 % des gens roulent en endurance, avec pour seul objectif de passer la ligne d’arrivée, sans jamais être à leur valeures seuils. Se référer par rapport à ce genre de classement n’est absolument pas objectif quand à sa valeure réelle sur le vélo.

    Sportivement,

    François.

  12. Bonjour,

    Je vois qu’il y a débat entre ceux qui trouvent que les valeurs sont trop hautes et d’autres normales pour le type de cycliste.
    Le problème, comme il est indiqué dans l’article, c’est que les w/kg n’ont de sens que quand on fait un sprint ou des cols, quand on roule dans la plaine, ce sont les W/Scx qui comptent. En dehors des sprints et des cols les kg n’ont pas vraiment d’importance en cyclisme, contrairement aux mythes.
    Et donc il est tout à fait probable que ceux qui trouvent les valeurs normales sont ceux qui aiment les sprints ou des cols et y brillent, alors que ceux qui les trouvent anormales sont des rouleurs et ont un niveau dans ce type d’épreuves mais sont en fait clairement en dessous de leur niveau habituel auquel ils considèrent appartenir quand ça monte dur ou ça sprinte.
    Donc je pense que ça dépend clairement de où on habite, un gars qui vit en Bretagne ou en Normandie il va sûrement avoir un certain niveau qui ne se traduit pas par un w/kg correspondant sur cette page car ce n’est pas son type de parcours habituel. Alors que si il vivait autour les Alpes, Pyrénées, Vosges il se considérerait moins bon, toutes choses égales par ailleurs, alors que c’est toujours le même gars.
    Attention je ne dis pas qu’il est moins bon intrinsèquement que le gars du piémont, car de la même manière le gars du piémont et qui pense avoir un certain niveau, si il va en Bretagne / Normandie il peut chuter dans le classement relatif car il aura un w/Scx moins bon que le gars qui vit en Bretagne / Normandie et qui fait ce type de parcours. C’est juste que le niveau qu’on pense avoir se fait par rapport à son expérience, liée à là où on habite.

    En fait l’omniprésence de certaines épreuves comme le tour de France dans l’imaginaire collectif, où l’essentiel des vainqueurs d’étapes sont des grimpeurs ou des sprinteurs, introduit un biais de raisonnement sur qui est vraiment bon par rapport à qui. En réalité un mec comme Romain Bardet (ou autre grimpeur ultra léger), si le tour de France n’était pas ce qu’il est, serait peut être pas considéré comme un excellent pro, car il a une épreuve taillée pour lui, des cols où son poids mini est un avantage, et des étapes de plaine en équipe en peloton. C’est à dire qu’il est aidé là où il est faible de par sa morphologie, et qu’on met beaucoup d’étapes où sa morphologie est gagnante. A l’opposé un excellent rouleur de plaine bien massif se fait avoir dans le tour de France, son poids est un handicap dans les cols, et son avantage ne peut pas s’exprimer car les adversaires peuvent se planquer dans le peloton.
    Et c’est la même chose pour un Peter Sagan, où le tour de France favorise ce type de profil, musclé pour réussir les sprints, mais pas trop pour passer les cols dans les délais. Peter Sagan face à Grégory Baugé en sprint, il se fait larguer comme un débutant. Mais le guadeloupéen il passerait sûrement pas les cols dans les délais 😉

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