Le vélo est l'une des machines les plus utilisées au monde. Il permet de se déplacer rapidement en utilisant uniquement la force des muscles. Son fonctionnement repose sur plusieurs mécanismes simples qui transmettent efficacement l'énergie fournie par le cycliste jusqu'à la roue arrière. Malgré son apparente simplicité, un vélo est un excellent exemple d'assemblage de nombreuses pièces mécaniques.

Lorsque le cycliste appuie sur les pédales, il fait tourner les manivelles, qui sont fixées au plateau. Le plateau entraîne la chaîne, qui transmet le mouvement jusqu'au pignon situé sur la roue arrière. Ce système de transmission permet de transformer l'effort des jambes en rotation de la roue, ce qui fait avancer le vélo.

Les engrenages formés par le plateau et les pignons permettent de modifier le rapport de transmission. Avec un grand plateau et un petit pignon, la roue tourne davantage à chaque tour de pédale, ce qui permet d'aller plus vite mais demande plus d'effort. À l'inverse, un petit plateau et un grand pignon facilitent le pédalage dans les montées, mais réduisent la vitesse.

Les roues jouent un rôle essentiel. Leur grand diamètre permet de franchir facilement les petites irrégularités du sol. Les pneus, remplis d'air, absorbent une partie des chocs et améliorent l'adhérence. Les roulements à billes placés dans les moyeux réduisent fortement les frottements et permettent aux roues de tourner facilement.

La direction est assurée par le guidon, relié à la fourche qui maintient la roue avant. En tournant le guidon, le cycliste oriente la roue avant et choisit sa trajectoire. L'équilibre du vélo est facilité par la rotation des roues et par les mouvements du cycliste, qui ajuste en permanence sa position.

Le freinage permet de ralentir ou d'arrêter le vélo. En actionnant les leviers de frein, des câbles ou un circuit hydraulique rapprochent des patins contre la jante ou des plaquettes contre un disque fixé à la roue. Les frottements ainsi produits diminuent progressivement la vitesse de rotation des roues.

Le cadre supporte l'ensemble des pièces mécaniques et doit être à la fois solide et léger. Il est fabriqué en acier, en aluminium, en titane ou en fibre de carbone selon le type de vélo. La selle et le guidon sont réglables afin d'offrir une position confortable et efficace pour le pédalage.

Le vélo est une machine remarquable, car il associe plusieurs mécanismes étudiés précédemment : leviers, roues, axes, chaînes, engrenages, roulements et freins. Grâce à cette combinaison, une faible énergie musculaire permet de parcourir de longues distances avec un excellent rendement.