Biomécanique et Analyse du mouvement. Master 1 Sc2 (CM; TD et TP)

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2 Références bibliographiques : Analyse du mouvement humain par la biomécanique. Allard P. et Blanchi J.P. Biomécanique du mouvement et APS Blanchi J.P. Biomécanique - Eléments de mécanique musculaire Goubel F. et Lensel-Corbeil G. Biomechanics and Motor Control of Human Movement Winter D.A. Kinematics of Human Motion Kinetics of Human Motion Zatsiorsky V.M.

3 ufrstaps TOULOUSE Biomécanique et Analyse du mouvement Master 1 Sc2 Introduction générale Grandeurs Physiques

4 Définition Générale: C est l application des principes et des lois de la mécanique à l étude des systèmes biologiques. Plus spécifiquement en STAPS Étude de l homme en mouvement, des forces externes (ex., force de réaction au sol) qui agissent sur lui et des forces internes (ex., forces musculaires) qu il produit. Etude du résultat observable (cinématique ) Etude des causes (cinétique ) Etude des relations entre les mouvements et leurs causes (dynamique)

5 Pour permettre ces analyses, la biomécanique est pluridisciplinaire. Neurophysiologie Anatomie Physiologie Bio-ingénierie Physique Informatique Mathématiques Mécanique Biomécanique Cinématique (Position(s), Trajectoire(s) Vitesse(s), Accélération(s) Cinétique Force(s), Moment(s) de force(s)

6 Avec quels objectifs en STAPS? Education et motricité : Détection et description des critères de performance Discrimination et transmission des (niveaux) d habileté(s) Entraînement sportif : Analyse et transmission des techniques sportives Optimisation de la performance Activités physiques adaptées Prévention / détection de pathologies Suivi post-traumatique Développement d appareillage Recherche : -idem + Compréhension des mécanismes de production de force(s) Analyse de la coordination Optimisation des performances / des matériels

7 Avec quelles approches? Approche qualitative : Décrire Privilégiée dans les situations d enseignement et d entraînement. Description du mouvement à partir de l observation. Approche quantitative : Mesurer Privilégiée dans le domaine de la recherche et des APA. Fait appel à des méthodes plus complexes et des modélisations. Ces deux approches sont complémentaires Le choix de leur utilisation dépend d abord des objectifs et de la nature du problème posé.

8 Outils de mesure en biomécanique du mouvement : Techniques généralement NON-INVASIVES (pb. éthique) Mesures dites «périphériques» Données d entrée pour les modélisations Variables cinématiques : Systèmes d analyse vidéo Coordonnée(s) Systèmes optoélectroniques Goniomètres Angle(s) Accéléromètres Accélération(s) Système laser / ultrason / magnétique

9 Système vidéo : Avantages : Coût Simplicité Terrain Inconvénients : Précision Fréquence

10 Système optoélectronique : Avantages : Nb. marqueurs Précision Analyse 3D Inconvénients : Coût Terrain (?)

11 Goniomètres : Fournissent l évolution des angles articulaires Accéléromètres : Fournissent les profils d accélérations Précision Sensibilité Traitement

12 Variables dynamiques : Plateformes de force Forces et moments Capteurs de pression Pression(s)

13 Electromyographie (surface / aiguille) : Indicateur de l activité musculaire ON / OFF Effet(s) fatigue / entraînement Analyse fréquentielle Ne donne pas l intensité de la force musculaire

14 Electrostimulation : Contraction musculaire sans commande volontaire Réhabilitation / renforcement musculaire / récupération

15 Rappels de mathématiques : Grandeurs Physiques - Représentation Unités : Unités fondamentales (S.I.) Distance : Angle : mètre (m) radian (rad) défini par 180 = π rad Temps : seconde (s) Vitesse linéaire : m/s ou m s -1 Accélération linéaire : m/s 2 ou m s -2 (ex. g = 9.81 m s - 2 ) Masse : Vitesse angulaire : rad/s ou rad s -1 Accélération angulaire : rad/s 2 ou rad s -2 kilogramme (Kg) Définition de la masse : quantité de matière d un corps, indépendamment du volume

16 Rappels de mathématiques : Grandeurs Physiques - Représentation Unités : Unités fondamentales (S.I.) Surface, volume : m 2, m 3 Fréquence : hertz (Hz) Force : newton (N) Moment de force : newton-mètre (N m) Puissance : watt (W) Pression : pascal (Pa = N/m 2 ) Travail Énergie : joule (J)

17 Rappels de mathématiques : Grandeurs Physiques - Représentation - Unités Définitions, conversions Masse volumique (ρ) : Masse par unité de volume (Kg/m 3 ) ex : eau = 1000 Kg/m 3 Densité (d) : rapport de la masse du volume d un corps sur masse du même volume d eau (sans unité) ex : corps = 0.9, graisse = 0.85 Travail Energie : Passage de calorie à joule : 1cal = 4.18 J ex.: étude du métabolisme énergétique

18 Les grandeurs physiques, s -1, kg.m.s -2

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