Quels sont les avantages d'un vélo tout-suspendu ? TPE

Introduction :

Le premier jour où on a acheté notre VTT tout neuf, on était dans un état d’extase, de joie et de fierté inexplicable. Très vite, on a compris qu’il fallait les réparer, les bichonner ou les régler. On a donc dû passer par une phase d’apprentissage pour comprendre comment il fallait faire. Dans le cas des « suspensions », pour savoir comment les régler, il a fallu trouver comment ça fonctionnait. Mais du coup, comment ça marche une suspension de vélo et comment les régler ?

I/ Généralité :

1) Qu’est-ce qu’un vélo tout suspendu ? Un VTT tout suspendu est un vélo qui possède un double système d'amortissement : le premier sur la fourche avant et le second au niveau du cadre pour amortir les chocs qui s'exercent sur la roue arrière.

II/ Fonctionnement d'un vélo tout suspendu

1/ La fourche à suspension : De quoi est-elle composée ?

Dans une fourche à suspension, on trouve un ressort et un amortisseur. Généralement, ils sont placés séparément dans les deux fourreaux de la fourche.

a) Le ressort

Pour étudier son mouvement, nous avons réalisé une expérience simple: nous avons accroché à un ressort de traction une masse marquée, puis nous avons tiré cette masse. Le ressort a alors effectué des oscillations.

Nous avons modélisés ces oscillations par une courbe sur le logiciel Latis pro.

courbe représentant les oscillations du ressort

Nous observons que la courbe est pratiquement périodique. Cela signifie que le mouvement de la masse marquée est resté le même au fil du temps. En effet, le ressort a oscillé avec la même amplitude pendant plusieurs minutes !

Cela signifie que s'il n'y avait que le ressort dans la fourche, elle ne se stabiliserait pas après un choc.

C'est pourquoi, il est nécessaire d'avoir un amortisseur.

b) L'amortisseur

L'amortisseur est la deuxième partie principale de la fourche. Il s'agit d'une cartouche remplie d'huile.

Après un choc, les plongeurs sont poussés vers le haut par le ressort mais l’huile ralentie le mouvement et limite le nombre d’oscillations du ressort. Cela permet à la fourche de revenir rapidement à sa position initiale,

Schéma simplifié de la fourche:

Nous nous sommes demandé pourquoi utiliser de l'huile et pas simplement de l'eau?

Nous avons filmé les 5 premières oscillations d'une masse marquée accrochée à un ressort dans chacun des deux milieux (eau et huile). Puis nous avons traité les vidéos grâce à un logiciel nommé Latis-pro, qui nous a permis de simuler par des courbes le mouvement de la masse marquée dans les différents milieux. Nous avons ensuite rassemblé les résultats dans un graphique.

La courbe verte (oscillations dans l'eau) n’est pas périodique. En effet, l’amplitude des oscillations s’atténue rapidement. La courbe kaki (oscillations dans l'huile) n’est pas non plus périodique. L’amplitude des oscillations s’atténuée la aussi, mais plus rapidement que dans le cas de l’eau en devenant quasiment nulle après 4 oscillations. On peut donc en déduire que l’huile est ce qu’il y a de plus efficace pour limiter l’oscillation du ressort.

Par la suite, nous nous sommes interrogés sur les raisons de cette propriété de l’huile à amortir les oscillations. On a découvert que ce phénomène est dû à sa viscosité. Elle est caractérisée par un nombre exprimé en Pa.s (Pascal seconde). Pour l’eau, elle est de 1,005 x 10−3 Pa.s (à 20 °C) alors que pour l’huile, elle est de 77,8 x 10-3 Pa.s (à 20 °C). L’huile est donc environ 77 fois plus visqueuse que l’eau !

2/ La suspension arrière : De quoi est-elle composée ?

III/Comparaison entre un vélo tout suspendu et un vélo semi-rigide :

1/ Sur un terrain plat :

On observe que nos temps de parcours sur 20m sur un terrain plat sont légèrement plus important avec un vélo tout suspendu qu’avec un vélo semi-suspendu.

2/ Sur un terrain accidenté :

Le temps de parcours sur 20m sur un terrain accidenté est nettement supérieur avec un vélo semi-suspendu.

3/ Conclusion

On peut en conclure qu'un vélo tout suspendu facilite la conduite sur les chemins difficiles et permet tout de même une conduite confortable en ville.

4/ Le bénéfice de la suspension arrière dans la conduite du vélo

IV/ Bien régler son vélo :

1) Influence des réglages des suspensions

Nous avons reporté dans le tableau ci-dessous le temps mis par chacun de nous quatre pour parcourir 20 m sur un terrain plat non accidenté avec différents réglages de la suspension arrière.

Credits:

Created with images by Hans - "suspension fork damping wheel"

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