A.- G._ travaillait en qualité de représentant de commerce au service de l'entreprise A._ SA. A ce titre, il était assuré contre les accidents professionnels et non professionnels auprès de la Winterthur-Assurances (ci-après : la Winterthur).
Le 10 août 1998, alors qu'il était arrêté à un feu rouge au guidon de sa moto, il fut heurté à l'arrière et projeté sur la chaussée par un véhicule automobile. A l'Hôpital J._ la doctoresse Z._ posa le diagnostic de contusions multiples et constata la formation d'un hématome dans le dos, au niveau du thorax. Par la suite, G._ fut traité ambulatoirement à l'Hôpital J._ jusqu'au 13 octobre 1998. Les médecins de cet établissement déclarèrent l'assuré incapable de travailler jusqu'au 6 novembre 1998. G._ se rendit également, le 24 août 1998, au service de traumatologie de l'appareil moteur de l'Hôpital K._, où le docteur Y._ posa le diagnostic de status après sub-luxation antérieure de l'épaule droite avec déchirure de l'appareil capsulo-ligamentaire antérieur.
Dès le 4 novembre 1998, l'assuré consulta régulièrement le docteur X._, en raison de la persistance des douleurs dans la région dorso-lombaire et les épaules, puis, progressivement, dans la nuque. Ce médecin généraliste le suivait depuis 1984 en raison notamment d'un diabète insulino-dépendant, en collaboration avec le docteur W._, diabétologue. A partir du mois de novembre 1998, il attesta régulièrement d'une incapacité de travail totale, de sorte que la Winterthur confia une expertise au docteur V._, spécialiste en médecine interne et en maladies rhumatismales. Le 7 décembre 1998, l'expert examina l'assuré, qui lui décrivit des douleurs cervico-dorsales hautes médianes ainsi qu'à l'épaule droite, de l'insertion du V deltoïdien au sommet de l'épaule et au trapèze droit. Le docteur V._ posa le diagnostic de dorsalgies et douleurs de l'épaule droite chroniques, status après contusions multiples, déchirure de l'appareil capsulo-ligamentaire antérieur de l'épaule droite, diabète insulino-traité et surcharge pondérale. Il déclara l'assuré capable de travailler à 50 % dans son activité habituelle, en précisant que cette capacité de travail serait vraisemblablement entière dès le mois de mars 1999 (rapport d'expertise du 17 décembre 1998).
Par la suite, des examens orthopédique (rapport du 7 avril 1999 des docteurs U._ et T._) et neurologique (rapport du 29 avril 1999 du docteur S._) furent pratiqués, sans que les spécialistes consultés parviennent à expliquer l'origine exacte de la plupart des symptômes présentés par l'assuré. Une nouvelle expertise fut confiée au docteur R._, spécialiste en chirurgie orthopédique, auquel l'assuré a déclaré souffrir de douleurs cervico-dorsales chroniques, irradiant dans les deux épaules ainsi qu'aux insertions musculaires jusqu'aux deux coudes. D'après l'expert, la seule séquelle objectivable de l'accident du 10 août 1998 était la lésion capsulo-ligamentaire mise en évidence par le docteur Y._, qui entraînait une petite limitation fonctionnelle de l'épaule droite; l'assuré était partiellement, voire totalement incapable de travailler en raison de douleurs mal systématisées, dont l'origine était incertaine, mais qui étaient vraisemblablement sans rapport avec les lésions pouvant être imputées à l'accident du 10 août 1998 (rapport du 24 juin 1999).
Par décision du 8 septembre 1999, la Winterthur alloua à l'assuré une indemnité de 4860 fr. pour atteinte à l'intégrité, mais nia son droit à d'autres prestations de l'assurance-accidents pour la période postérieure au 31 juillet 1999. G._ fit opposition à cette décision et produisit un rapport d'expertise privée établi le 3 octobre 1999 par le docteur Q._, spécialiste en chirurgie orthopédique. Selon ce praticien, l'assuré a subi lors de son accident un traumatisme d'accélération cervicale qui explique la plus grande partie des symptômes présentés et le rend totalement incapable d'exercer son ancienne profession. La Winterthur soumit alors le dossier à son médecin conseil, le docteur P._, puis rejeta l'opposition et confirma sa décision initiale, le 8 février 2000.
B.- Par jugement du 29 novembre 2000, le Tribunal administratif du canton de Neuchâtel rejeta le recours formé par l'assuré contre la décision sur opposition du 8 février 2000.
C.- G._ interjette un recours de droit administratif contre ce jugement, en concluant, principalement, à ce que soit reconnu son droit à des indemnités journalières de la Winterthur pour la période postérieure au 31 juillet 1999, et subsidiairement au renvoi de la cause à la juridiction cantonale pour la mise en oeuvre d'une nouvelle expertise médicale, le tout sous suite de frais et dépens. L'intimée conclut au rejet du recours, alors que l'Office fédéral des assurances sociales ne s'est pas déterminé.
D.- A la demande du juge délégué à l'instruction, l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Neuchâtel a déposé son dossier, lequel comprend en particulier une expertise pluridisciplinaire réalisée au Centre d'observation médicale de l'assurance-invalidité (ci-après : COMAI), à Berne (rapport du 15 avril 2002). Il ressort par ailleurs de ce dossier que l'assuré a subi une fracture du tibia droit, le 29 novembre 1999, lors d'un nouvel accident de la circulation.
Les parties se sont déterminées sur les nouvelles pièces du dossier et ont maintenu leurs conclusions.

Considérant en droit :
1.- Selon l'art. 128 OJ, le Tribunal fédéral des assurances connaît en dernière instance des recours de droit administratif contre des décisions au sens des art. 97, 98 let. b à h et 98a OJ, en matière d'assurances sociales. Dans la procédure juridictionnelle administrative, ne peuvent être examinés et jugés, en principe, que les rapports juridiques à propos desquels l'autorité administrative compétente s'est prononcée préalablement d'une manière qui la lie, sous la forme d'une décision. Dans cette mesure, la décision détermine l'objet de la contestation qui peut être déféré en justice par voie de recours. En revanche, dans la mesure où aucune décision n'a été rendue, la contestation n'a pas d'objet, et un jugement sur le fond ne peut pas être prononcé (<ref-ruling> consid. 1a, 119 Ib 36 consid. 1b et les références citées).
En l'espèce, la contestation porte sur le droit du recourant à des indemnités journalières, pour la période postérieure au 31 juillet 1999, en raison de l'accident subi le 10 août 1998. En revanche, la décision entreprise n'avait pas pour objet les suites de l'accident du 29 novembre 1999, de sorte qu'il n'y a pas lieu de se prononcer, dans le cadre de la présente procédure, sur le droit de l'assuré à des prestations ensuite de ce dernier événement.
2.- Le droit à des prestations découlant d'un accident assuré suppose d'abord, entre l'événement dommageable de caractère accidentel et l'atteinte à la santé, un lien de causalité naturelle. Cette exigence est remplie lorsqu'il y a lieu d'admettre que, sans cet événement accidentel, le dommage ne se serait pas produit du tout, ou qu'il ne serait pas survenu de la même manière. Il n'est pas nécessaire, en revanche, que l'accident soit la cause unique ou immédiate de l'atteinte à la santé; il faut et il suffit que l'événement dommageable, associé éventuellement à d'autres facteurs, ait provoqué l'atteinte à la santé physique ou psychique de l'assuré, c'est-à-dire qu'il se présente comme la condition sine qua non de celle-ci. Savoir si l'événement assuré et l'atteinte à la santé sont liés par un rapport de causalité naturelle est une question de fait, que l'administration ou, cas échéant, le juge examine en se fondant essentiellement sur des renseignements d'ordre médical, et qui doit être tranchée en se conformant à la règle du degré de vraisemblance prépondérante, appliquée généralement à l'appréciation des preuves dans l'assurance sociale. Ainsi, lorsque l'existence d'un rapport de cause à effet entre l'accident et le dommage paraît possible, mais qu'elle ne peut pas être qualifiée de probable dans le cas particulier, le droit à des prestations fondées sur l'accident assuré doit être nié (<ref-ruling> consid. 1, 118 V 289 consid. 1b et les références).
En matière de lésions au rachis cervical par accident de type "coup du lapin" sans preuve d'un déficit fonctionnel, l'existence d'un lien de causalité naturelle entre l'accident et l'incapacité de travail ou de gain doit être en principe admise en présence d'un tableau clinique typique présentant de multiples plaintes (maux de tête diffus, vertiges, troubles de la concentration et de la mémoire, nausées, fatigabilité, troubles de la vue, irritabilité, dépression, etc...). Encore faut-il que l'existence d'un tel traumatisme et de ses suites soit dûment attestée par des renseignements médicaux fiables (cf. <ref-ruling> sv. consid. 1, 117 V 360 consid. 4b et les références citées).
3.- Les premiers juges, se fondant pour l'essentiel sur l'expertise réalisée par le docteur R._, ont considéré que le recourant ne présentait plus d'atteinte à la santé invalidante en relation de causalité naturelle avec l'accident subi le 10 août 1998. G._ soutient en revanche avoir subi un traumatisme de type "coup du lapin" lors de cet événement et souffrir d'une incapacité de travail totale en raison des séquelles laissées par cette atteinte à la colonne cervicale.
a) Au regard notamment des circonstances dans lesquelles s'est produit l'accident du 10 août 1998 et des douleurs dont fait état le recourant, il est possible que ce dernier ait été victime ce jour-là d'une distorsion des vertèbres cervicales et qu'il souffre depuis lors des conséquences de ce traumatisme. Cela étant, il convient de déterminer si ces faits doivent être tenus non seulement pour possibles, mais également pour probables. Sur ce point, les avis des médecins sont partagés. Alors que le docteur Q._ atteste qu'un traumatisme de type "coup du lapin" s'est produit de manière certaine, les médecins du COMAI font état de syndrome douloureux chronique de la colonne vertébrale, à prédominance cervicale, de céphalées tensionnelles et de troubles du sommeil dus aux douleurs; ils ne retiennent qu'une suspicion de traumatisme d'accélération cranio-cervicale, dont ils ne font mention qu'à titre de diagnostic différentiel. Les autres médecins ayant examiné l'assuré n'ont pas évoqué un tel traumatisme.
b) L'expertise réalisée par les médecins du COMAI revêt une pleine valeur probante, au regard des critères posés par la jurisprudence en la matière (cf. <ref-ruling> consid. 3a et les références). Elle repose sur une analyse fouillée de l'ensemble des rapports médicaux figurant au dossier, sur une anamnèse complète et opère une distinction claire entre les déclarations de l'assuré, dûment prises en considération, et les constatations objectives des experts. En particulier, ces derniers ont retenu que les troubles de la concentration et de la mémoire allégués par l'assuré pourraient être expliqués par un traumatisme d'accélération cervicale, mais qu'ils n'avaient pas pu être objectivés lors de tests neuropsychologiques; ces examens n'ont pas révélé de difficultés à s'exprimer ou à effectuer des calculs mentaux, ni d'indices permettant de retenir une dépression. Il ressort par ailleurs des déclarations du recourant que c'est en raison de ses douleurs qu'il se réveille pendant la nuit, ce qui explique que les experts mandatés par l'assurance-invalidité n'aient pas posé le diagnostic d'insomnie post-traumatique, à l'instar du docteur Q._. Au regard de ces constatations, il n'y a pas lieu de tenir pour établie l'existence d'un tableau clinique typique d'un traumatisme de type "coup du lapin".
A cela s'ajoute qu'un tel traumatisme est en règle générale suivi de douleurs cervicales dans un délai relativement bref (cf. RAMA 2000 no U 359 p. 29 consid. 5d sv., 2000 no U 391 p. 307 consid. 2b, voir également les arrêts L. du 20 octobre 1993 [U 87/92] consid. 3, et K. du 7 décembre 1992 [U 88/90] consid. 3b, résumés dans RAMA 1995 p. 111 et 113), alors qu'en l'espèce, l'existence de plaintes relatives à des cervicalgies n'est mentionnée dans un rapport médical, pour la première fois, qu'en décembre 1998, par le docteur V._. Ce praticien a néanmoins constaté que la mobilité de la colonne cervicale était alors satisfaisante et indolore (rapport du 17 décembre 1998, p. 4). Pour sa part, la doctoresse Z._ a fait état, le jour même de l'accident, d'un hématome et d'une tuméfaction de la colonne thoracique, ainsi que de douleurs à la hanche et à l'épaule droites. Deux semaines plus tard, le docteur Y._ a été consulté en raison de douleurs antérieures et au V deltoïdien. Enfin, le docteur X._ a exposé que l'assuré l'avait d'abord consulté, en novembre 1998, pour des douleurs dans les épaules et le dos, et ne lui avait fait part de cervicalgies qu'au début de l'année 1999 (lettre du 9 décembre 1999 à la Winterthur). Ces rapports médicaux sont autant d'éléments qui confirment la caractère probant de l'expertise du COMAI.
Dans ces conditions, l'expertise du docteur Q._ n'est pas propre à mettre sérieusement en doute les conclusions des experts du COMAI. Certes, elle repose sur une analyse fouillée des circonstances de l'accident mais celles-ci ne sauraient toutefois, à elles seules, conduire à admettre que l'hypothèse d'un traumatisme d'accélération cervicale est la plus vraisemblable. Or, comme on l'a vu, cette hypothèse n'est corroborée ni par les premiers examens médicaux effectués après l'accident ni par le tableau clinique constaté ultérieurement, en particulier sur le plan neurologique, par l'ensemble des autres médecins ayant examiné l'assuré. Par ailleurs, contrairement à ce que soutient le recourant, le rapport du 2 février 2000 du docteur P._ ne permet pas davantage de retenir l'existence d'atteintes à la santé consécutives une distorsion des vertèbres cervicales : de telles atteintes sont tenues pour possibles, mais peu vraisemblables par le médecin-conseil de l'intimée.
4.- Vu ce qui précède, il convient de nier la survenance d'un traumatisme de type "coup du lapin" et de ses suites, de sorte qu'il n'y a pas lieu d'admettre que les atteintes à la santé d'étiologie indéterminée dont souffre le recourant sont en rapport de causalité naturelle avec l'accident du 10 août 1998.
Au demeurant, s'il ressort de l'ensemble des rapports médicaux figurant au dossier que la lésion subie par l'assuré à l'épaule droite a été provoquée par l'accident assuré, le docteur R._ a nié, en juin 1999, l'existence d'une incapacité de travail en relation avec une telle atteinte à la santé. Cette constatation, posée au terme d'une expertise convaincante, est corroborée par les examens médicaux réalisés auparavant par le docteur V._ (expertise du 17 décembre 1998, p. 7) et n'est pas remise en cause par d'autres praticiens, en particulier par le docteur Q._.
Enfin, le recourant ne peut prétendre de prestations en relation avec une hypothétique atteinte à sa santé psychique, exclue par l'expertise psychiatrique réalisée au COMAI.
5.- Mal fondé, le recours doit être rejeté. L'intimée, qui a conclu à l'octroi de dépens, ne saurait toutefois en prétendre, aucune indemnité pour les frais de procès n'étant allouée, en règle générale, aux organismes chargés de tâches de droit public (art. 159 al. 2 in fine OJ; <ref-ruling> consid. 4a).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral des assurances
prononce :
I. Le recours est rejeté.
II. Il n'est pas perçu de frais de justice.
III. Le présent arrêt sera communiqué aux parties, au Tribunal
administratif du canton de Neuchâtel et à l'Office
fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 22 juillet 2002
Au nom du
Tribunal fédéral des assurances
p. la Présidente de la IVe Chambre :
Le Greffier :