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CM UE 7 Biomécanique gymnastique – Partie 2 Raphaël LECA septembre 2008 www.culturestaps.com.

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1 CM UE 7 Biomécanique gymnastique – Partie 2 Raphaël LECA septembre 2008

2 1. La loi dinertie Un corps garde sa position de repos ou poursuit son mouvement uniformément en ligne droite tant que des forces agissant sur lui ne le contraignent pas à modifier son état. La loi dinertie est la résistance de tout corps vis-à-vis de la modification de son état (de repos ou de déplacement). Conséquence en gymnastique il est plus facile de conserver lélan dun corps qui est en mouvement que de le mettre en mouvement. Il faudra donc par tous les moyens coordonner les différentes actions segmentaires, de façon à prolonger une action débutée par une partie du corps, tant pour la réalisation dun élément que pour enchaîner 2 éléments (ex. de la roulade arrière piquée à lATR).

3 2. La loi daccélération Lorsquil y a modification dans un mouvement, cette modification est proportionnelle à leffet de la force exercée et elle se produit dans la direction où agit cette force. Il existe donc une relation mathématique entre la force qui est appliquée à un corps et le résultat quelle cause (autrement dit les forces agissent directement sur les variations de la quantité de mouvement). La seconde loi de Newton sexprime par léquation : F = m a

4 2. La loi daccélération Passe déviée au basket : la force appliquée accélère le ballon dans la direction dans laquelle la force agit : direction initiale = OA, direction force exercée par le joueur = OB, direction ballon déviée (résultante) = OR. Illustration de la relation entre la force et laccélération

5 3. La loi daction - réaction Lorsquun corps exerce une force sur un autre, le second exerce toujours sur le premier une force égale en grandeur et sur la même ligne daction, mais de sens opposé. Plus simplement, à chaque action il y a une réaction égale et de sens opposé. Course ATR - rebondRebond dun ballon

6 3. La loi daction - réaction Il existe deux types de choc : des chocs élastiques, au cours desquels l'énergie cinétique totale du système est conservée, et des chocs inélastiques, lors desquels cette propriété n'est pas vérifiée (une partie de l'énergie cinétique du système est alors transformée en une autre forme d'énergie chaleur ou énergie de déformation des solides). Conséquence en gymnastique plus forte sera laction dun gymnaste sur un appareil et plus forte sera la réaction de lappareil sur le gymnaste. Toutefois, pour que la réaction soit transmise à G, il faut que le corps soit rigide (gainage). Si relâchement dune partie du corps choc mou et non choc élastique, doù perte dénergie cinétique. piquée à lATR).

7 La définition stricte de lénergie en mécanique est « la capacité à effectuer un travail » (elle sexprime en joules) Dans létude biomécanique des mouvements gymniques, on distingue 3 types dénergie mécanique : - lénergie potentielle, - lénergie cinétique, - lénergie élastique.

8 1. Lénergie potentielle Cest lénergie due à laccélération de la pesanteur. Ep = m g h (ou Ep = P h) m = masse g = accélération de la pesanteur (9.81m/s) h = hauteur au-dessus du sol Cest lénergie quun objet ou quun sujet possède suite à lélévation de son centre de gravité au-dessus de la surface du sol. plus il élève son centre de gravité, plus il emmagasine de lénergie.

9 2. Lénergie cinétique Cest lénergie que possède un corps en mouvement. cest lénergie liée à la vitesse. Pour les translations Ec = ½ m X v 2 avec m = masse et v = vitesse en m.s -1 Pour les rotations Ec = ½ I X 2 avec I = moment dinertie et = vitesse de rotation

10 3.Lénergie élastique (ou énergie de déformation) Cest lénergie emmagasinée par un corps qui est déformé sous laction dune force, et qui a tendance à revenir à sa forme initiale (ex. = trampoline, tremplin, barres...). Ee = ½ K l 2 Avec K = Coefficient de raideur l = longueur Elle est aussi considérée comme une énergie potentielle, puisquelle est représente un « réservoir » qui peut être utilisé pour engendrer des mouvements.

11 3.Lénergie élastique Un arc tendu a la capacité deffectuer un travail grâce à la déformation quil a subie. Quand la corde est relâchée, lénergie de déformation que possède larc est utilisée pour donner une énergie cinétique (= vitesse) à la flèche. En 3, le tremplin emmagasine lénergie cinétique du gymnaste sous forme dénergie élastique quil restituera ensuite au gymnaste.

12 3.Lénergie élastique Remarque Les muscles sont également concernés par lénergie élastique. Ainsi un muscle mis en tension (étiré) emmagasine de lénergie, ce qui permet un retour contractile plus important. La composante élastique du muscle et le réflexe détirement (myotatique) sont mis en jeu. Cette capacité du muscle à se mettre en tension pour renvoyer de lénergie a été décrite dans les contractions dites plyométriques.

13 3.Lénergie élastique Conséquence en gymnastique il faut travailler avec et non contre les engins c-a-d faire coïncider les efforts lors dun mouvement avec le moment où lagrès restitue lénergie de tension qui est emmagasinée. Ainsi lors de rebonds sur un trampoline, il faut synchroniser la poussée des jambes avec le moment où la toile renvoie lénergie élastique.

14 Théorème de la conservation dénergie Lénergie mécanique dun système isolé reste constante bien quelle puisse changer de forme (potentielle, cinétique, élastique). lénergie nest ni créée, ni détruite mais elle est transformée. Un ballon en chute libre possède toujours la même énergie. En tombant, il perd graduellement son énergie potentielle pour gagner de lénergie cinétique. Ep max Ec mini Ep mini Ec max

15 Théorème de la conservation dénergie Rebonds sur trampoline Saut à lélastique

16 Théorème de la conservation dénergie

17 Théorème de la conservation dénergie applications Dans les techniques sportives, 2 conditions doivent être respectées afin de restituer de la meilleure façon lénergie cinétique produite préalablement : 1.au moment de limpulsion (bras ou jambe) la transmission au reste du corps de lénergie cinétique dépend de la rigidité du corps (sinon choc mou). gainage, tonicité corporelle. Rebond sur mini-trampoline : sans gainage et avec un bassin placé en antéversion au- dessus du point dappui, peu dénergie sera renvoyée et le gymnaste ne pourra pas se propulser très haut.

18 Théorème de la conservation dénergie applications Dans les techniques sportives, 2 conditions doivent être respectées afin de restituer dans les meilleures conditions lénergie cinétique produite préalablement : 2.La seconde condition suppose daligner les masses au-dessus du point dappui pour que le transfert de lénergie puisse se réaliser. aligner les articulations pour exploiter la réaction. Impulsion de saut en hauteur : lénergie ne pourra être renvoyée que si le corps se trouve aligné au-dessus du point dappui. Si le bassin est placé en antéversion, une partie de lénergie sera absorbée.

19 Théorème de la conservation dénergie applications Le saut de main ne pourra être réalisé quà la condition dune grande rigidité (gainage), mais aussi dun alignement du corps au-dessus des mains posées au sol (ouverture bras/tronc).


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