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Contribution à  la caractérisation mécanique des critères de qualités du départ de la course vitesse sur 100 m

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par Khalil Ben Mansour
Université de Poitiers - Doctorat 2008
  

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2-Etudes des actions mecaniques lors du depart

Reflétant l'effet de la synergie segmentaire, l'étude des actions mécaniques externes lors du départ permet une description globale du geste. La dissociation des efforts exercés au niveau de chaque appui (figure 35) permet d'étudier la dissymétrie du mouvement.

Figure 35 Variations typiques des actions mécaniques exercées distinctement au niveau :
de la main droite, de la main gauche, du pied droit et du pied gauche

Lors de la position Prêt et jusqu'à 0,1 s au-delà du signal de départ, l'athlète est supposé être en position d'équilibre stable. Au cours de cette période, les forces médiolatérales exercées au niveau des mains possèdent la même intensité mais sont de sens opposés. Au niveau des pieds, ces forces sont quasi nulles.

Le poids du corps est retrouvé en additionnant les forces de contact exercées au niveau des quatre appuis suivant l'axe vertical 9 = FMdz + FMgz + F Pdz + FPgz . L'erreur relative au poids

est de l'ordre de 3%. Elle est due, d'une part, à la précision des dynamomètres, et d'autre part, à la non stabilité de l'athlète (figure 30).

Les forces qui s'exercent verticalement au niveau des mains et des pieds sont respectivement d'environ 66 #177;10% et 34 #177;10% du poids de l'athlète (figure 36b). Cela entraîne le centre de gravité du coureur vers l'avant et de ce fait le rapproche de la ligne de départ.

Deuxième partie Chapitre IV

a b

6 #177;2 % 5 #177;2%

5 #177;2 %

16 #177;5 % 18 #177;10 %

32 #177; 5%

34 #177;8 %

Poids

6 #177;3 %

Figure 36 Forces antéropostérieures (a) et verticales (b) exprimée en pourcentage du poids
lors de la position Prêt. L'écart type exprime la variabilité entre les sujets

Au cours de cette position, les forces antéropostérieures qui s'exercent au niveau des pieds et des mains (figure 36a) sont égales et de sens opposés ; le sujet reste alors en position d'équilibre statique. Si l'une de ces quantités varie sans être contrebalancée par l'autre, l'application du principe fondamental de la statique n'est plus valable, puisque :

-- ---

Fext ? 0 et ~ ( G,F ~~~ ) ? 0

Éq.IV.3

 

La non vérification de ces équations traduit une accélération du centre de gravité du coureur qui, lors de cette phase, représentera un faux départ. Toutefois, compte tenu de l'instabilité de l'athlète (§-IV.1.1) la validation du principe fondamental de la statique reste à définir. D'où la nécessité de définir un seuil à partir duquel on considère la mise en action de l'athlète.

Lors de l'impulsion, l'intensité des actions de contacts au niveau des appuis varie brusquement pour atteindre des valeurs maximales décrites dans la figure 37.

b

2 #177;2%

93 #177;13%

3 #177;3% 63 #177;19% 123 #177;11%

42 #177;9%

42 #177;13%

60 #177;21%

a

Poids

Figure 37 Forces maximales antéropostérieures (a) et verticales (b) exprimée
en pourcentage du poids lors de l'impulsion. L'écart type exprime la variabilité entre les sujets

Les forces qui s'exercent sur le centre de gravité de l'athlète suivant l'axe médiolatéral (OY0) sont de très faibles intensités (< 50 N).

Au cours de tous les essais, les forces verticales et antéropostérieures exercées au niveau du pied arrière atteignent leurs maxima alors que les mains sont toujours en contact avec le sol.

Afin de définir la contribution de chaque appui à la projection du centre de gravité de l'athlète vers l'avant (OX0) et vers le haut (OZ0) tout au long de la phase d'impulsion, il importe de distinguer les forces exercées au niveau de chaque appui dès l'instant de la mise en action (ta) jusqu'à l'éjection (te).

te ~~ ~~ ~~ ~~ ~~

F ext ao = F Pied _ avant + F Pied _ arrière+ F Main _ droite+F Main _gauche Éq.IV.4

ta

L'estimation de la contribution d'un appui à la projection du centre de gravité revient à

~~

évaluer la quantité de mouvement partielle pA provoquée par la variation de l'intensité de la

force exercée au niveau de l'appui A.

~~ ~~

te

p A= IF Adt

ta

Éq.IV.5

 

Suite à cette équation (Éq.IV.5) il devient possible d'estimer la quantité de mouvement résultante du centre de gravité comme suit :

~~ ~~te

G = Ep A= .1( EPext/,o )dt

Éq.IV.6

te,

La figure 38 exprime la contribution de chaque appui exprimée en pourcentage de la quantité de mouvement résultante suivant l'axe vertical (pGx) et horizontal (pGz) à différents instants d'éjections.

OX0 OZ0

Figure 38 Contribution de chaque appui (Pied arrière, Pied avant, Mains) suivant l'horizontale (O,4) et la
verticale (OZ4) aux instants d'éjections des mains (teM), du pied arrière (tePr) et du pied avant (tepv)

Les résultats présentés dans la figure 38 démontrent que l'impulsion des mains favorise la projection du centre de gravité vers le haut plutôt que vers l'avant. De plus, la contribution des mains dans la production d'une impulsion verticale dépasse significativement (p < 0.01) celle du pied arrière à tous les instants. En effet, suivant la verticale, la force maximale exercée au niveau des mains peut atteindre 125% du poids du corps. Elle représente en moyenne 82 #177;17% du poids soit 58 #177;10% de la résultante des forces externes (figure 39). La figure 39 montre que lorsque la force exercée au niveau du pied arrière atteint son maximum (à tFmaxPr), les mains sont toujours en contact avec le sol et supportent environ 23% de la somme des forces verticales exercées à cet instant.

OX0

OZ0

Figure 39 Force exercée distinctement au niveau des mains, du pied arrière et du pied avant, à différents
instants : tFmax correspondant au pic de force exercée au niveau des Mains (M), du pied arrière (Pr)
et du pied avant (Pv). Ces quantités sont exprimées en pourcentage
de la somme des forces exercées suivant une direction donnée.

Le pied arrière favorise la projection du corps vers l'avant (figure 38). Cet appui possède une part importante (> 50 %) dans la production d'une quantité de mouvement horizontale jusqu'à l'instant d'éjection (tePr). En termes de forces maximales horizontales (figure 39), 53 #177;15% de la résultante des forces externes (soit 60% du poids du corps) s'exerce au niveau du pied arrière suivant l'horizontale OX0 aux instants tFmax M25 et tFmax Pr26 .

L'amplitude de la contribution du pied avant est due en grande partie à la durée de son impulsion plutôt qu'à l'intensité des forces qui s'y exercent. En effet, le pied avant possède la durée d'impulsion la plus importante soit 0,45 #177;0.05 s (presque deux fois celle du pied arrière) (figure 34), et les forces verticale et horizontale qui s'y exercent sont respectivement de l'ordre de 123 #177;11 % et 93 #177;13 % du poids du corps. Ces forces sont comparables à celles exercées au niveau des mains suivant OZ0 et du pied arrière suivant OX0 alors que ces appuis possèdent une durée d'impulsion nettement inférieure.

25 tFmax M instant correspondant au pic de force exercée au niveau des Mains.

26 tFmax Pr instant correspondant au pic de force exercée au niveau du pied arrière.

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9Impact, le film from Onalukusu Luambo on Vimeo.