Activité 1

Problématique	Combien de kilomètres peut parcourir un cycliste sur un VAE avec les calories qu'il aura absorbées au petit déjeuner (pour 2 niveaux d'assistance) ?
Logiciels utilisés	Tacx Trainer, Interface Labview

Nous allons procéder en deux temps :

1. mesure des calories fournies pour parcourir un trajet ;
2. calcul des calories absorbées lors d'un petit déjeuner.

  La première partie nécessite d'utiliser le VAE et de réaliser un parcours donné tout en mesurant différentes grandeurs. Cela se fera à tour de rôle en présence du professeur. En attendant votre tour commencer la partie 2.

 

 1. Mesure des calories

1.1 Présentation

Le VAE est un système de transmission mécanique à deux entrées et une sortie. La puissance motrice disponible au niveau de la roue arrière est la somme de deux puissances : la puissance musculaire fournie par le cycliste et une puissance électrique apportée par un moteur électrique.

 1.2 Mesure de l'énergie fournie lors d'un parcours

  Réaliser les 2 parcours suivants :

• Distance	Pente	Vitesse	Niveau d'assistance
  500 m	3%	19 km/h	2 (50%)
  500 m	3%	19 km/h	4 (100%)

Q1-1. Mesurez l'énergie consommée par la batterie puis convertir cette énergie en joules :

 

 

Q1-2. Mesurer la puissance moyenne développée par le cycliste et le moteur ainsi que le temps total du parcours. En déduire l'énergie totale nécessaire au parcours :

 

 

 1.3 Calcul de l'énergie fournie par le cycliste lors d'un parcours d'un kilomètre

On veut déterminer l'énergie fournie par le cycliste seul lors d'un trajet de 1 km dans les conditions des questions du chapitre 1.2.

Q1-3. Compléter le tableau suivant :

 

 Q1-4. À partir du tableau précédent préciser ce que représente le pourcentage associé au niveau 2 et celui associé au niveau 4.

 

2. Énergie absorbée lors d'un repas

 2.1 Calcul du nombre de calories absorbées par le cycliste

 

Rendez-vous sur le site Les Calories.com :

 

Q2-1. Remplissez un tableau récapitulatif de ce que vous avez réellement pris au petit déjeuner ce matin et calculez les calories équivalentes (un tableau par élève) : 

 

Q2-2. Calculer alors le nombre total de calories absorbées au petit déjeuner en kcal.

 Nombre de calories absorbées au petit déjeuner : ............. kcal

 

 

2.2 Relation entre les différentes unités

 

Pour pouvoir comparer cette énergie avec celle fournie par le cycliste lors du trajet il est nécessaire d'utiliser la même unité.

Q2-3. À partir d'une recherche Internet, donner les équivalences en joules des unités suivantes :

 

 Q2-4. Les besoins d'un homme vont de 2100 à 3500 kcal en fonction de son activité physique, ceux d'une femme de 1800 à 2800 kcal. La valeur de 2300 kcal peut être considérée comme une valeur moyenne. Convertir cette valeur moyenne dans les différentes unités :

 

 

2.3 Distance parcourue avec l'énergie d'un petit déjeuner

Q2-5. À l'aide du travail précédent convertissez votre petit déjeuner en joules :

Énergie contenue dans le petit déjeuner : ............. J

  L'être humain ne convertit pas toute l'énergie absorbée en énergie mécanique. Il a comme les machines un rendement. L'article ci-dessous vous donne une fourchette du rendement du métabolisme humain lors de la pratique du vélo :

 
Sur le plan physiologique, le cyclisme est typiquement un sport d'endurance ou de fond, qui demande une bonne aptitude générale cardio-respiratoire et une bonne puissance musculaire locale au niveau des membres inférieurs.
Le pédalage, qui assure le déplacement du cycliste, implique la production d'une énergie mécanique. Celle-ci provient de la transformation d'énergie chimique au niveau des fibres musculaires et s'accompagne d'une production importante d'énergie thermique.
Le rendement mécanique de la contraction est seulement de 20 à 25 %, si l'on considère le rendement brut au niveau de l'organisme entier.
Au moins les trois quarts de l'énergie chimique sont en effet convertis en chaleur, ce qui impose dans certaines conditions une bonne thermolyse, afin de prévenir les effets néfastes de l'hyperthermie sur la performance physique.

 

Q2-6. En prenant la valeur la plus basse du rendement, calculer l'énergie réellement convertie en énergie mécanique.

Énergie mécanique : ............. J

 

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Pour poursuivre vous devez avoir réalisé les mesures sur le VAE.

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Q2-7. Calculer le nombre de kilomètres que vous auriez pu parcourir avec l'énergie de votre petit déjeuner pour les deux niveaux d'assistance.  

 2.4 Effet pour la santé

 Le ministère de la santé avance qu’il faut faire au moins 30 minutes d’activité physique d’intensité moyenne par jour pour en retirer des bénéfices pour la santé.

On entend par activités physiques d’intensité moyenne des exercices physiques qui s’accompagnent d’une dépense énergétique d’environ 4 à 8 kcal/min; elles provoquent généralement un léger essoufflement. On entend par activités physiques d’intensité élevée et très élevée des exercices physiques qui s’accompagnent d’une dépense calorique d’environ 8 à 12 kcal/min dans le premier cas et de plus de 12 kcal/min dans le deuxième.

 Q2-8. Si l’on respecte les préconisations du ministère de la santé en termes d’activité physique, combien de calories seront éliminées grâce à un exercice d’activité modérée d’une demi-heure (pour le calcul prenez la moyenne dépense calorique).

Q2-9. Expliquer pourquoi le nombre de calories absorbées par jour dépend de l’activité physique ?