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Profil de puissance : pourquoi et comment l’établir ?

Profil de puissance : évolution au cours d’une saison


Le profil de puissance est la signature physiologique du cycliste, le témoin de son niveau de performance. Voyons comment le déterminer ?

Préambule
En matière d’entraînement, la quantification de l’intensité de l’effort est fondamentale pour gérer son entrainement de manière réfléchie et efficace.
Or le cyclisme est l’un de rares sports où la mesure de la puissance est possible grâce à des capteurs placés au niveau de la transmission (pédalier, moyeu, pédales).
Cette source d’information est exceptionnelle pour les physiologistes, les coachs et les athlètes eux-même, qui peuvent ainsi rendre leur entrainement beaucoup plus précis.

La Puissance
En physique, la puissance est la quantité d’énergie par unité de temps fournie par un système à un autre. La puissance est toujours égale au produit d’une grandeur d’effort (force, couple, pression, tension, etc.) par une grandeur de flux (vitesse, vitesse angulaire, débit, etc).
La puissance correspond donc à un débit d’énergie ! Elle est exprimée en Watt (W) du nom de son inventeur James Watt.

En cyclisme, la puissance mécanique développée est schématiquement le produit du couple de force appliqué aux pédales par la cadence de pédalage. Il est donc nécessaire de mesurer ces 2 paramètres pour accéder à la puissance. Plus on appuie fort sur les pédales et plus on tourne vite les jambes, plus on développe de puissance.
A l’échelle du cyclosportif, le cyclisme s’apparente aussi à de la physique. Ainsi, plus un cycliste est puissant, plus il sera à même de vaincre les résistances externes que sont la gravité, la densité de l’air ou encore les différentes forces de friction… et plus son niveau de performance sera élevé.
La puissance développée par un(e) athlète dépend essentiellement de son niveau d’entraînement, de ses capacités physiologiques et de sa technique de pédalage.

forces_puissance_cyclisme
Cyclisme : les forces appliquées sur la pédale

On rapporte souvent la puissance au poids pour comparer les cyclistes entres eux. On parle de puissance relative et on l’exprime en W/kg. Deux cyclistes de morphologie complètements différente peuvent donc avoir le même niveau et développer la même puissance relative.
Prenons un exemple :
Cycliste A : 1m80 / 80kg / 320 W de puissance au seuil
Cycliste B : 1m65 / 60kg / 240 W de puissance au seuil
-> Tout deux développent la même puissance relative à savoir 4 W/kg.
Dans l’absolu, ils auront donc le même niveau en montagne. Sur le plat, c’est toutefois le cycliste A qui l’emportera car sa puissance brute est largement supérieure.

Les Capteurs de Puissance
C’est en 1987 que l’allemand Ulrich Schoberer a conçu le premier capteur de puissance : les SRM étaient nés. Depuis plusieurs autres systèmes ont émergé : Polar, Powertap, iBike, Quark, etc.
SRM et Powertap restent toutefois les leaders par la qualité de leurs matériels.

L’analyse ultérieure des données enregistrées permet même de visualiser 6 paramètres distincts : puissance, cadence, couple de force, vitesse, fréquence cardiaque et altitude. Un capteur de puissance est donc un véritable laboratoire embarqué !

Le profil de puissance
Le profil de puissance établit la relation entre la puissance maximale développée par un cycliste pour des durées d’effort préétablies (5sec, 10sec, 30sec, … 1h).
Pour un cycliste, l’établissement du profil de puissance permet essentiellement d’évaluer l’évolution des capacités de manière longitudinale (dans le temps).

Le tableau ci-dessous présente 2 profils de puissance réalisés en début, puis au cœur de la saison. La progression est particulièrement significative pour les efforts de 1 à 2 minutes et 20 à 30 minutes.
Profil de puissance

Profil de puissance_graphique
Profil de puissance

La représentation graphique permet de bien visualiser l’évolution au cours d’une même saison ou d’une saison à l’autre.
L’objectif de ce sportif sera donc de faire évoluer son profil vers le haut en s’entraînant spécifiquement selon les caractéristiques des épreuves qu’il prévoit de faire.

L’autre intérêt du profil de puissance est qu’il permet de situer le niveau d’un sportif par rapport à des valeurs de référence. Pour gagner une compétition, il faut par exemple développer 6 W/kg sur 3 min (soit 420 W pour un cycliste de 70kg). Pour terminer une étape du tour dans de bonnes conditions, il semble incontournable de développer un minimum de 4 W/kg sur 3min (soit 280 watts pour un cycliste de 70kg).

Quelques repères
Lors d’un effort en col, on peut donner l’échelle de puissance suivante :
– Avec 4-4,5 W/kg, le peloton est groupé
– Avec 5-5,5 W/kg, le peloton est plus petit…
– Avec 5,5-5,7 W/kg : les meilleurs sont encore ensemble
– Avec 5,7-6 W/kg : le meilleur se détache pour l’emporter

En plaine, la puissance est essentiellement fonction de l’aérodynamique, on utilise donc plutôt la puissance brute (en W) ou rapportée à l’aire frontale (W/m2).

Comment établir son profil de puissance ?
Pour établir le profil de puissance, il est nécessaire d’équiper son vélo d’un capteur de puissance puis de réaliser des efforts maximaux pour des durées de 5 secondes, 10 secondes, 30 secondes, 1 minute, 4 minutes, 10 minutes, 30 minutes et 1 heure.
On réalisera les efforts en montée ou sur le plat selon que l’on prévoit de participer à des épreuves en montagne ou en plaine, sachant que la puissance est grosso modo 10% plus élevée en montée par rapport au plat.
Bien entendu, on ne réalisera ce type d’efforts que si l’on est certain d’être apte physiologiquement. La réalisation d’un test d’effort médicalisé est donc fortement recommandée en amont.

Le protocole proposé est le suivant :

  • Jour 1 : faire 45 minutes d’échauffement progressif puis réaliser 3 sprints de 12 secondes en prenant 3 minutes de récupération active entre chaque sprint. Dans la seconde partie de la séance faire 2 efforts maximaux de 1 minute séparés par 5 minutes de récupération active. Terminer par 10 minutes de CLM
  • Jour 2 : repos ou 1h de récupération active
  • Jour 3 : faire 45 minutes d’échauffement progressif puis réaliser 2 efforts de 30 secondes en prenant 4 minutes de récupération active entre chaque sprint. Dans la seconde partie de la séance faire 2 efforts maximaux de 4 minutes séparés par 5 minutes de récupération active.
  • Jour 4 : repos ou 1h de récupération active
  • Jour 5 : faire 45 minutes d’échauffement progressif puis réaliser 20minutes de CLM

Après chaque séance, il est nécessaire de télécharger les données sur son ordinateur et de les analyser avec un logiciel type WKO4 ou une plateforme d’entraînement type Strava ou Velobook

L’expert vous répond
« Ne disposant pas d’un capteur de puissance, puis-je quand même établir mon profil en me basant sur des données cardiaques ? »
« Non ce n’est pas possible… La fréquence cardiaque n’est qu’un reflet de l’effort musculaire, en particulier pour les efforts brefs et intenses. La FC ne permet pas de quantifier l’intensité de l’effort pour les sprints (efforts de 5 à 30 secondes). A contrario, la mesure de la puissance permet de mesurer la réalité de l’effort musculaire quelque soit la durée de l’effort.
La mesure de la fréquence cardiaque est très adaptée aux débutants ou en période de reprise mais montre ses limites pour les sportifs accomplis. Chez ces derniers, la fréquence cardiaque reste cependant intéressante pour mesurer l’évolution de la physiologie cardiaque avec l’entraînement et l’impact métabolique d’un effort d’endurance.»

Par
Jean-Baptiste WIROTH – PhD
Expert de l’entraînement
Fondateur de WTS


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Comment analyser une courbe de puissance ?

Gris : Courbe de puissance Rouge : Fréquence cardiaque
Gris : Courbe de puissance
Rouge : Fréquence cardiaque

Analyser une courbe n’est pas chose aisée !
Aujourd’hui, les outils permettant d’enregistrer ses séances d’entraînement sont nombreux permettant ainsi d’accéder à de multiples informations physiologiques : fréquence cardiaque, puissance ou vitesse, cadence de pédalage de course ou de nage.

La courbe illustrant cet article a été enregistrée par Pascal lors d’une séance de vélo sur home-trainer. La séance a été télécharger sur la plateforme Garmin Conect. Son vélo est équipé d’un compteur Garmin et d’une paire de pédales Garmin Vector.

L’exercice préconisé par son coach (moi) consistait à réaliser 2 séances de 10 répétitions de 30 secondes à la puissance maximale aérobie ou PMA (330 watts) suivi de 30 secondes à 50% de PMA (165 watts).
L’objectif principal d’un tel exercice d’entraînement par intervalles courts est clairement de faire de la “musculation cardiaque” en maintenant un haut niveau de sollicitation cardiaque tout au long des deux séries. L’un des critères de réussite réside donc dans l’observation d’une dérive cardiaque progressive (la FC monte “crescendo”) avec atteinte du maximum lors des dernières répétitons.
L’objectif secondaire de cet exercice est d’habituer le muscle à un travail conséquent à PMA, en l’occurence 10minutes en cumulé.

Bilan
– On visualise ici une très belle courbe qui traduit un exercice parfaitement réalisé !
– Le pic de FC est atteint lors de la tout dernière répétition traduisant un effort progressif (153 lors de la 10ème répétition puis 162 lors de la 20ème et dernière répétition).
– La puissance d’effort est relativement stable au début puis va crescendo traduisant une bonne gestion des capacités du jour (avec un record de puissance sur 30 secondes à 380 watts, réalisé lors de la dernière répétition).
– La puissance des phase de récupération est relativement stable (+/- 160 watts) même si il y a une interruption brêve du pédalage au début de certains phases de recupération . Ce travail en phase de récupération doit rester suffisamment haute pour récupérer de manière active tout en limitant le freinage cardiaque.

Jean-Baptiste Wiroth – PhD
Expert en Entraînement Sportif
Fondateur de WTS


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