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

3.2-La methode approchee

Dans l'optique d'approcher au mieux les forces exercées au niveau des mains, plusieurs méthodes de simulation sont développées afin d'évaluer la qualité du départ de course de vitesse. Ces approches reposent sur la connaissance des forces exercées au niveau des pieds (forces de référence) et de l'instant de décollage des mains (t_eM). Cet instant peut être défini par la mise en place d'un « contacteur » au niveau de la surface de contact des mains avec la piste. Les vitesses et les angles d'éjection issus de chaque simulation sont confrontées aux valeurs de référence afin de définir l'erreur relative de chaque approche. Les instants de mise en action _(taP) et d'éjection (te) sont définis à partir de la mesure des forces exercées au niveau des pieds.

Suivant l'axe antéropostérieur : deux approches sont développées en se basant sur l'hypothèse de l'équilibre statique de l'athlète jusqu'à l'instant taP.

-La première approche consiste à supposer que l'intensité des actions exercées au niveau des mains ( x

F_M ) suivant cet axe est constante jusqu'à l'instant t_eM là où elle s'annule (figure 64). x

F_M possède une intensité égale à celle des actions

exercées au niveau des pieds mais de sens opposé jusqu'à l'instant du signal de départ.
Ainsi à partir de l'instant initial t_s correspondant au signal de départ jusqu'à l'instant

teM -1 :

_Fx

P

gt o

F

M gtt s - t_i

avec ti un instant quelconque où l'athlète est considéré en position quadrupédique statique avant le signal de départ, c'est-à-dire lors de la position « Prêt ». Dans le cas de cette étude, l'échantillonnage est réalisé à 1000 Hz et ti = t_s - 100.

Figure 64 Illustration de la 1^ère approche de simulation des forces antéropostérieures exercées au niveau
des mains (FxMains_Sim1) et des forces mesurées exercées au niveau des pieds suivant le même axe

Cette première approche simule FM _gt suite a la seule connaissance de la

o

valeur moyenne de cette grandeur lors de la position « Prêt ». Testée pour tous les
essais de départ de la population de cette étude, cette approche réduit l'erreur relative
par rapport à la méthode partielle et d'évaluer la vitesse d'éjection antéropostérieure

(Vé;ect gt_o ) ^à 4,5 #177;3%.

- La deuxième approche repose sur l'application du principe de la statique à

chaque instant jusqu'à l'instant _taP correspondant à la mise en action des pieds. Cela

permet la déduction de la variation de FM o à partir de la mesure instantanée des forces exercées au niveau des pieds F; _o suivant le même axe (figure 65). De ce fait, à chaque instant et jusqu'à taP -1, on suppose que :

F:₁ = - F^x_P

Ro

À partir de _taP, l'intensité de FM _~odiminue linéairement pour s'annuler à l'instant d'éjection des mains (teM).

Figure 65 Illustration de la ^2ème approche de simulation des forces horizontales exercées au niveau des
mains (FxMains_Sim2) et des forces mesurées au niveau des pieds suivant le même axe

L'adoption de cette approche améliore l'appréciation de V é;ect o par rapport à son intensité de référence en réduisant l'erreur relative à 2,5 #177;1,5%.

Suivant l'axe vertical, deux méthodes de simulations sont testées afin d'approcher les forces verticales FL _o exercées au niveau des mains.

-La première approche consiste à déduire l'intensité de FM _ao par la soustraction au poids (9G ~ _o) à chaque instant, de la force exercée au niveau des pieds suivant le même axe. Cette procédure est réalisée jusqu'à l'instant taP.

FM _€o = g_G -FP_S

Dès l'instant t_aP+1, l'intensité de FL _o décroit linéairement pour s'annuler à l'instant de décollage des mains (t_eM) (figure 66).

Figure 66 Illustration de la ^1ère approche de simulation des forces verticales exercées au niveau des mains
(FzMains_Sim1) et des forces mesurées au niveau des pieds suivant le même axe

L'adoption de cette méthode réduit l'erreur relative de l'évaluation de la vitesse d'éjection verticale à 75%. Toutefois, cette réduction n'est pas encore satisfaisante en termes de précision.

- La deuxième approche consiste à prendre en compte l'effet de « pompage »

effectué par le sujet dès sa mise en action. L'intensité de la force maximale étant différente d'un sujet à un autre et pour un même sujet d'un essai à un autre, cela nécessite l'adoption d'un moyen permettant d'approcher au maximum l'intensité de référence.

Selon les études de corrélations menées au cours du quatrième chapitre (§-

IV.4.3.figure 47), il existe une relation affine entre l'intensité de FL _o exercée lors de

la position Prêt et son intensité maximale atteinte plus tard lors de la mise en action (R² = 0,77).

En utilisant l'équation de la droite de régression linéaire (y = 1,42x - 11,65) et en approchant la variation de référence par la courbe issue d'une fonction sinus, il est

possible de simuler la variation de FL _o à partir de l'instant _taP jusqu'à l'instant teM (figure 67) suite à la connaissance de sa grandeur lors de la position Prêt.

Cette approche estime l'amplitude maximale atteinte par FL _o avec une erreur relative de l'ordre de 8 #177;6%.

Figure 67 Illustration de la ^2ème approche de simulation des forces verticales exercées au niveau des mains
(FzMains_Sim2) et des forces mesurées au niveau des pieds suivant le même axe

L'application de cette approche réduit l'erreur d'estimation de la vitesse d'éjection à 42%, cependant cela reste toujours insuffisant.

Suivant l'axe médiolatéral, les forces mesurées qui s'exercent au niveau des pieds sont nulles jusqu'à l'instant _teM. Les forces mesurées exercées au niveau de la main droite

( y

FMd 9to ) et la main gauche ( y

FMg ~o) sont de même intensité mais de sens opposé :

y

Mg gto

et de l'angle _(èéject) à

La somme des forces exercées au niveau des mains suivant l'axe médiolatéral peut être négligée sans conséquence sur la précision des grandeurs d'éjections estimées.