ERGOMÉTRIE ERGOMÉTRIE

Transcription

1 Ergo = travail; métrie = mesure Une quantification précise du travail est essentielle si l on désire reproduire une charge identique pour fins de comparaisons ou d entrainement Calibration des ergomètres Validité de l équipement

2 Travail L application d une force sur une distance; Travail (kg m) = Force (Kg or N) x Distance (m) *suppose que la force est constante sur toute la distance parcourue F D Travail Interne: Travail métabolique, Travail fait pour combattre l inertie Externe: Travail fait sur l environnement, Augmente l énergie potentielle, travail contre une résistance Négatif: Travail fait sur le corps, perte d énergie potentielle

3 Unités et facteurs de conversion 1kp m(kilopond mètre) = 9.81 joules = kcal 1kg m(kilogramme mètre) = 1 kp m (au niveau de la mer) 1J(joule) = 1 N m = kp m = kcal 1kcal (kilocalorie) = kg m = 4186 joules From : Coast et al., Exercise Physiology Videolabs Lab Manual Travail - Exemple Si une personne soulève un poids de 50kg sur une distance de 2m, combien de travail a-t-elle accompli? T= F x D T = 50kg x 2m T = 100 kg m

4 Puissance La puissance correspond au travail accompli par unité de temps Le taux de travail Puissance (kg m min -1 ) = Travail (kg m) Temps (min) Unités et facteurs de conversion 1 kp m min -1 (kilopond mètre min) ou kg m min -1 = W = kcal/min = 9.81 J/min 1W(Watt) = 6.12 kp/min = 1 N m sec -1 = kcal/min 1hp (cheval-vapeur) = kcal/min = W = 4564 kp m min -1 From : Coast et al., Exercise Physiology Videolabs Lab Manual

5 Puissance Exemple Si une personne soulève un poids de 100kg à une hauteur de 0.6m en 0.5sec, quelle puissance a-t-elle développée? P = (F x D)/t P = (100kg x 0.6m)/ 0.5sec P = 120kg m/s 1kg m = 9.8 joules = 1,176 J/s Puissance & vélocité P= T / t P= (F x D) / t v = D / t P= F x v

6 Puissance La puissance le taux du travail (T) ou le travail fait par unité de temps; Puissance (kg m min -1 ) = T (kg m) ou Force (Kg or N) x Distance (m) Temps (min) Soulever un livre de 1 kg verticalement sur 1 m en 1 sec correspond à une puissance de 1 kg m sec -1 Voir la table de conversion de la puissance ERGOMETRY Energy Food (chemical energy) Work (mechanical energy) + Heat (thermal)

7 ERGOMETRY Calcul d efficacité L énergie dépensée est toujours plus élevée que le travail effectué Première et deuxième lois de thermodynamiques: 1) Conservation de l énergie: Rien ne se cré, rien ne se perd mais tout se transforme 2) Au cours d une transformation de l énergie vers une autre forme, une certaine quantitée de chaleur est inévitablement perdue sous forme de chaleur. ERGOMETRY Efficacité mécanique L efficacité mécanique est le rapport entre le travail effectué et l énergie dépensée pour le réalisé; % Efficacité mécanique = Travail (kcal) x 100 Energie dépensée (kcal) Le travail est calculé comme mentionné précédemment et doit être converti en kcal (N.B. ce calcul d efficacité mécanique inclu uniquement le travail externe)

8 Ergomètres Un appareil permettant de contrôler le travail fait par un individu. Mesure seulement le travail externe, ne nous informe pas sur le travail externe ou négatif Les ergomètres doivent être calibrés pour nous assurer une mesure précise du travail Types d ergomètres Cyclo-ergomètre Tapis roulant Banc ergométrique Ergomètres spécialisés; Rameur Cyclo-ergomètre pour le haut du corps «Swimming flumes» (ajustement du courant) «Tethered swimming erg.» (ajustement de la résistance)

9 Ergocycle ou cyclo-ergomètre N.B. Kp ou kilopond = force qui agit sur une masse de 1 kg à l accélération normale de la gravité Avantages Ergocycle ou cyclo-ergomètre Résistance indépendante de la masse du corps Immobilité du haut du corps permettant de mesurer plu facilement d autres paramètres physiologiques (FC, PS, échantillon de sang) Moins dispendieux, plus portable et moins intimidant qu un tapis roulant

10 Désavantages - Ergocycle ou cyclo-ergomètre Fatigue musculaire prématurée ( de tension sur les quadriceps) limite l endurance et ne permet pas nécessairement d atteindre la capacité aérobie maximale (environ 10-15% plus bas que sur tapis roulant) Peut être inconfortable Travail et puissance Calcul sur ergocycle Travail (kg m) = R (KP or kg) x revs min -1 x Temps(min) x distance(m) rev -1 Puissance (kg m min -1 ) = Travail (kg m) / temps

11 ERGOMETRY Travail Calcul sur ergocycle Q Une personne pédale sur un ergocylce Monark à 60rpm et à une résistance de 2kp pour 30 min. Combien de travail a-t-elle accompli? L ergocycle Monark est calibré pour parcourir 6m par révolution. T= F x D T = Résistance (kp) x # révolution x 6m/rev T = 2kp x (60rpm x 30 min x 6m/rev) T = 2kp x 10,800m T = 21, 600 kp m ERGOMETRY Puissance Calcul sur ergocycle Q Une personne pédale sur un ergocylce Monark à 60rpm et à une résistance de 2kp pour 30 min. Combien de puissance a-telle déployée? L ergocycle Monark est calibré pour parcourir 6m par révolution. P = T / t P = Travail (kp m) / Temps (min) P = 21, 600 kp m / 30 min P = 720 kp m min -1 OU P = Cadence (rpm) x 6m/rev x Résistance (kp) P = 60 rpm x 6m/rev x 2kp P = 720 kp m min -1

12 Tapis Roulant Courroie motoriser L intensité de l exercice est contrôlée en modifiant la vitesse et la pente Une bonne évaluation dépend du calibrage de l appareil Avantages Tapis roulant Permet de faire des mesures précises en utilisatn un exercice familier pour la majorité des gens Permet un taux de travail assez constant

13 Désavantages tapis roulant Résultats dépendent de la masse du corps La mesure d autres paramètres physiologiques est plus difficile Plus dispendieux et moins portatif Sujet peut devenir anxieux Sécurité Tapis roulant Seulement le travail vertical est considéré Élévation rapportée en %pente ou degré La vitesse dépend de la longueur de la courroie et du nombre de révolution

14 Travail et puissance Calcul sur ergocycle Travail (kg m) = Mcorp (kg) x Distance verticale (m) Puissance (kg m min -1 ) = Travail (kg m) / temps Distance (m) = Vitesse (m.min -1 ) x temps (min) B Distance Verticale (m) Distance horizontale (m) D B Dv 1) Déterminer l angle B: Pente (%) = Dv = tan B Dh B = tan -1 (Pente/100) Dh 2) Determiner Dv: Dv = sin B x D Travail (kg m) = Mcorp (kg) x Distance verticale (m) OU Travail (kg m) = Mcorp (kg) x Vitesse (m min -1 ) x Temps (min) x sin B Dans un protocole d exercice, le travail total est égale à la somme du travail à chacunes des étapes.

15 T= F x D Travail (kg m) = Masse (kg) x Distance verticale (m) (Distance parcourue (m) x sin B Travail (kg m) = Masse (kg) x D(m) x sin B P = T / t ou Puissance (kg m min -1 ) = Vitesse (m/min) x sin B x Masse (kg) Travail Calcul sur tapis roulant Q Une personne ayant une masse de 70kg marche sur un tapis roulant à une vitesse de 50m/min à un angle de 10 pour 30 min. Combien de travail a-t-elle effectué? T= F x D T = 70kg x (50m/min x sine10 x 30min) T = 70kg x 260.5m T = 18, 233 kg m

16 Puissance Calcul sur tapis roulant Q Une personne pesant 50kg cours sur un tapis roulant à une vitesse de 100m/min pour 1h à une pente de 2%. A quelle puissance cette personne opère-t-elle? B = Tan -1 (Pente/100) B = Tan -1 (0.02) B = 1.15 Dv = sin B x D Dv = sin 1.15 x (100m/min x 60min) Dv = sin 1.15 x 6000m Dv = 120.4m T= F x D T = 50kg x 120.4m T = 6020kg m P = T / t P = 6020kg m / 60min P = kg m min -1 Le banc ou escalier ergométrique Consiste en un banc ou un escalier que le sujet monte et descent à une cadence donnée La quantité de travail complétée dépend de la hauteur verticale parcourue et de la masse du sujet La cadence détermine le taux de travail (ou le nombre de fois que le sujet parcours la distance verticale)

17 Avantages - Le banc ou escalier ergométrique Simple, peu dispendieux, portatif Mouvement commun qui requiert peu de technique Désavantages - Le banc ou escalier ergométrique Le travail négatif effectué (en descendant la marche) n est pas considéré Le sujet à tendance à plier les genoux et les hanches lorsqu il est fatigué ce qui l empêche d atteindre la pleine hauteur de la marche Des marches trop hautes peuvent causer de la fatigue musculaire et une sous-estimation de la capacité fonctionnelle La mesure de d autres paramètres physiologiques est très difficiles durant un test

18 h h T= F x D Travail (kg m) = Masse(kg) x [hauteur(m) x # montée min -1 x temps(min)] P = T / t or P (kg m min -1 ) = # montée min -1 x hauteur (m) x Masse(kg) Travail et puissance Calcul sur banc ergométrique Q Si une personne de 70kg monte et descent une marche de 0.25m à 30steps/min, combien de travail a-t-elle effectué après 30 min? Quel est sa puissance? T= F x D T = 70kg x (0.25m x 30montées/min x 30min) T = 70kg x 225m T = 15, 750 kg m P = 30montées/min x 0.25m x 70kg ou P = 15, 750kg m P = 525 kg m min min P = 525 kg m min -1