Bases de la biomécanique Intervenant 99.9.2099
Qu est-ce que la biomécanique 1 Par biomécanique on entend la mécanique du corps humain en faisant du sport. 2
Qu est-ce que la biomécanique 2 Les mouvements se forment par l action de forces internes (force musculaire) et forces externes (par ex. attraction terrestre) sur le corps. Un film permet de définir parcours, angles, temps, vitesses (par ex. longueur des pas, fréquence des pas, angle du genou, vitesse de course). 3
Buts de la biomécanique Développer la capacité d analyser et de comprendre le déroulement de mouvements. Développer la capacité de corriger et d optimiser le déroulement de mouvements à l aide de mesures techniques et de condition. 4
Manière de présenter Pour un sprint sur 100m en 10.0 sec., il possible de représenter sur un diagramme le parcours de course, la vitesse et l accélération. Après le départ le vhemin ne monte pas de manière tout à fait linéaire. La vitesse atteint son maximum après 5 secondes. L accélération est la plus grande après le départ. Prozent 100 85 70 55 40 25 10-5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zeit (sec) Weg Geschwindigkeit Beschleunigung 5
Définition des termes Chaque corps a une masse avec une unité de mesure kg. Le centre de gravité de la masse ou du corps (CGC) est le centre du corps. Le CGC est déterminé sur la base des éléments corporels dominants. Le CGC peut se situer en dehors du corps, en fonction de la position du corps. La vitesse est à son maximum après 5 secondes. 6
Inertie de la masse Chaque corps a une inertie. Cette inertie s exprime dans le fait que le corps veut rester tranquille ou poursuivre le mouvement sans le changer. Une boule posée sur le sol reste au même endroit. Pour qu un corps bouge, il faut que des forces agissent sur lui. L être humain bouge en raison de sa force musculaire. De même la force du sportif transmet une vitesse définie à l engin à lancer. Chaque corps qui bouge, que ce soit un sportif ou un engin, a une masse et une vitesse et donc une impulsion. 7
Impulsion L impulsion dépend de la force qui agit sur le corps, proportionnellement à elle et sa direction est la même que celle de l effet de la force. En ce qui concerne l appel au saut en longueur, une légère perte de vitesse horizontale résulte des forces de freinage. Avec l impulsion horizontale de l élan, les forces verticales relativement élevées aboutissent à un angle de décollage de 20 24. Force verticale Direction du mouvement Force horizontale 8
Action réaction Vues globalement, les forces de réaction sont aussi grandes que la force des muscles impliqués dans le mouvement. Leur direction est toutefois opposée (action = réaction). Si on relève rapidement le haut du corps après le franchissement d une haie, la jambe libre reprend rapidement contact avec le sol. Avec un engagement actif des muscles à l atterrissage, la force de réaction au sol est grande et le CGC reste élevé. 9
Moment d inertie Le moment d inertie est la résistance aux mouvements de rotation. Le moment d inertie dépend de la masse et de la position du corps. Des rotations surviennent lorsque la force n affecte pas le centre de gravité d un corps, mais agit à une distance précise du centre du corps (moment de rotation). Au saut en hauteur, le moment de rotation produit à l appel, conduit le corps a effectuer une rotation en position horizontale au-dessus de la latte. 10
Effet de levier Force x bras de levier = charge x bras porteur de charge La force de la musculature du mollet x la distance au point de rotation dans l articulation du pied correspond au poids du corps x la distance de l avantpied à l articulation du pied. En posant l avant du pied il faut que la musculature du mollet produise 2 x le poids du corps. 11
Moment de rotation Le résultat du moment de rotation est l impulsion de rotation (Drall). Il est défini par le moment d inertie et la vitesse angulaire. Au saut en longueur, un moment de rotation av. provoque en l air un drall en avant et une position fortement penchée en avant à l atterrissage. Au lancer du disque, le drall du disque est important pour planer de manière stable en l air. 12
Forces extérieures influençant la performance L attraction terrestre et donc le poids du corps dépendent de l altitude audessus de la mer. Au niveau de la mer, tous les corps sont plus lourds qu en haute altitude. La résistance de l air est plus faible à haute altitude qu en plaine. C est pourquoi en altitude, il est possible de faire de meilleures performances au niveau de la anaérobie. Les forces de frottement sont un sujet quand on court en virage et sur surface glissante. 13
Angle d envol / d appel L attraction terrestre implique que chaque corps n a pas seulement une masse, mais aussi un poids. Elle fait en sorte que le corps et les engins à lancer reviennent sur terre. Pour les lancers, l angle d envol optimal se situe, conformément aux caractéristiques de voile des engins, entre 33 et 45. Pour les sauts en longueur et en hauteur, l angle d appel optimal se situe entre 20 24 resp. 50 55. 14
Angle d inclinaison La force de l air agit sur le sportif en fonction de la vitesse et de la surface d attaque comme propulsion, résistance ou poussée verticale. En courant, le vent favorable entraîne normalement une meilleure performance, un vent contraire un temps de course moins bon. Pour les disciplines de lancer (javelot et disque) on peut lancer plus loin en cas de vent contraire, en raison de la poussée verticale; il faut toutefois que l engin soit lancé avec l angle d inclinaison et d envol correct. Direction du lancer Direction d envol Résistance de l air Direction d inclinaison du javelot 15
Travail/ Performance/ Énergie Le travail est accompli lorsqu un chemin défini est parcouru du fait d un effet de force (par ex. soulever un haltère). Le travail est accompli lorsqu un chemin défini est parcouru du fait d un effet de force (par ex. soulever un haltère). La performance est définie comme un travail accompli pendant un temps déterminé. La performance est définie comme un travail accompli pendant un temps déterminé. Le travail crée de l énergie, soit de l énergie potentiel (au point le plus haut de l haltère) ou de l énergie cinétique (en laissant tomber). Le travail crée de l énergie, soit de l énergie potentiel (au point le plus haut de l haltère) ou de l énergie cinétique (en laissant tomber). Che min 16
Principes biomécaniques Principe du chemin d accélération optimal (long) Principe de la grande force initiale Principe de la coordination optimale d impulsions partielles Principe du contre-effet (action = réaction) Principe du maintien de l impulsion 17
Mesures biomécaniques pour le sprint Composantes décisives: Amplitude (force-vitesse, réactivité, angle du genou ε, position du corps η) Fréquence (force explosive, technique, contact au sol très court, petit γ) B. Kunz, August 2011 (Quelle TB 31, Biomechanik der LA, HR. Kunz, 2003) 18
Mesures biomécaniques pour les haies Composantes décisives pour une course de haies rapide: Position du centre de gravité (déplacement vertical du centre de gravité H H ) Poussée plate et rapide (distance optimale de la poussé S 1, angle d attaque élevé γ 2, élévation rapide et haute du genouε) Contact rapide avec le sol après la haie (petite distance d atterrissage s 2, petit angle de poussée γ 4 ) B. Kunz, August 2011 (Quelle TB 31, Biomechanik der LA, HR. Kunz, 2003) 19