Chapitre 1: Mouvements dans le sport Thème n°1: Le Sport Chapitre 1: Mouvements dans le sport

1/ Mouvement dans le sport A/ Activité: Natation: crawl et brasse

C’est la technique de la portance active.. QUESTIONS : A- Analyse du mouvement a/ Quelle technique a utilisé James E. Counsilman pour analyser le mouvement des nageurs ? (doc 1) ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. b/ Quelles techniques utilise-t-on aujourd’hui pour analyser le mouvement et améliorer les performances d’un nageur? Pourquoi la trajectoire de la main du nageur n’est-elle pas la même sur les deux figures du document 2 en nage « Brasse » ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 3/ Sur le document 3, où se trouvent les caméras ayant filmé le nageur de Brasse ? La trajectoire des mains est-elle la même dans les 2 cas ? C’est la technique de la portance active.. Autres techniques : L'électro goniométrie, l'électromyographie, télémétrie A GAUCHE : la caméra est mobile au dessus du nageur. A DROITE: la caméra est fixe au dessus du bassin. Caméra pour le dessin du dessus: Caméra fixe qui filme par-dessus le nageur. Caméra pour le dessin du bas: Caméra fixe qui filme du bord du bassin. La trajectoire des mains dépend de la caméra.

B- Chronométrage 1/ Pourquoi la durée est-elle mesurée avec précision B- Chronométrage 1/ Pourquoi la durée est-elle mesurée avec précision ? Comment selon vous ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………….. 2/ Quelle est la vitesse moyenne du recordman César Cielo au 100 m nage libre (document 5) ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3/ Comment appelle-t-on la durée d’un cycle en physique ? Quelle est cette durée pour César Cielo au 100 m nage libre ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4/ Quelle est alors la fréquence du mouvement du nageur ? Peu de temps sépare les nageurs à l’arrivée (quelques centièmes de seconde). La vitesse moyenne est de v = 100,0/46,91 = 2,131 m/s ou m.s-1 C’est une période (durée d’un motif qui se répète régulièrement dans la temps). T = 46,91 / 35 = 1,340 s C’est le nombre de cycles ou de périodes en 1 s Soit f = 1 / T = 1 / 1,340 = 0,7461 Hz

La vitesse moyenne est de 2,35 m.s-1 C- Analyse de vitesse (document 6) 1/ Quelle est la vitesse moyenne d’un nageur de 50 m nage libre en m/s ? Et en km/h ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2/ Quelle est la vitesse moyenne d’un nageur de 400 m 4 nages en m/s ? Et en km/h ? D- Crawl, brasse, papillon ou dos ? Expliquer à l’aide des différents documents quel type de nage est utilisé par les nageurs lors de compétitions « nage libre ». Vous argumenterez vos réponses à l’aide des documents ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… La vitesse moyenne est de 2,35 m.s-1 Ce qui correspond à 2,35 x 3,6 = 8,46 km.h-1 La vitesse moyenne est de 1,64 m.s-1 Ce qui correspond à 1,64 x 3,6 = 5,09 km.h-1 La nage utilisée est la Crawl puisque c’est la nage la plus rapide, la brasse étant la nage la plus lente.(document 6). César Cielo a réalisé le record du monde en CRAWL (46,91) (doc 5) De plus, vus les dessins, le crawl oppose beaucoup moins de résistance et de frottement que la brasse. (document 3).

B/ Activités complémentaires Le saut à l’élastique: Vidéo 1 : caméra embarqueé Vidéo2: Caméra fixe sur le pont Le mouvement observé est-il le même dans les deux cas? Donner les deux référentiels d’étude, l’objet étudié et le mouvement du sauteur dans ces deux référentiels. Non. L’objet étudié, que l’on appelle système, est le sauteur. On le modélise par un point appelé centre d’inertie G pour simplifier l’étude. Référentiel embarqué: C’est la caméra posée sur le sauteur. La sauteur apparait fixe. Référentiel pont: C’est une caméra fixe sur le pont. La sauteur est en mouvement.

Vidéo 1 : caméra embarqueé Vidéo2: Caméra fixe sur le bord de la piste Le bobsleigh: Vidéo 1 : caméra embarqueé Vidéo2: Caméra fixe sur le bord de la piste Le mouvement observé est-il le même dans les deux cas? Donner les deux référentiels d’étude, l’objet étudié et le mouvement du sauteur dans ces deux référentiels. Non. Le système: Bobsleigh avec les 4 Bobsleighers. Point G (centre d’inertie de modélisation): le milieu du bobsleigh. Référentiel embarqué: C’est la caméra posée sur le Bobsleigh. Le bob. et les bobsleighers apparaissent fixes et la piste défile. Référentiel bord de piste: C’est une caméra fixe sur le bord. Le bob. et les bobsleighers apparaissent en mouvement.

Le cyclisme: Video 1: Video 2 1/ Quels sont les différents référentiels d’observation d’un cycliste dans ces vidéos? Quel est le mouvement du système « Cycliste » dans ces référentiels? Référentiel embarqué à bord de la moto: C’est la caméra posée sur la moto. Le cycliste apparait fixe et le paysage « défile ». Référentiel bord de route: C’est une caméra fixe sur le bord de route. Le cycliste apparait en mouvement et le paysage est fixe. Référentiel hélicoptère: C’est une caméra fixe sur l’hélicoptère. Le cycliste apparait: en mouvement si l’hélico est en vol stationnaire Fixe si l’hélico suit le cycliste au dessus. 2/ Quels référentiels sont considérés comme des référentiels terrestres, c’est-à-dire des solides fixes par rapport à un point de la surface de la Terre? Il y a la caméra bord de route et la caméra dans l’hélico en vol stationnaire.

C/ Bilan Pour étudier un mouvement, il faut: 1/ Choisir le système à étudier: C’est « l’objet » dont on veut étudier le mouvement. En général, on modélise cet objet par un point appelé centre d’inertie G (centre de masses) pour simplifier l’étude. Exemples: balle, cycliste, bobsleigh, livre, planète, sprinter. 2/ Choisir le référentiel d’étude: C’est un solide de référence par rapport auquel on étudie le mouvement. En sport, on utilisera souvent le référentiel terrestre: C’est un solide fixe à la surface de la Terre. On associe à ce référentiel: un repère d’espace à 3D ou 2D: et un système de mesure de durée.

Le mouvement d’un objet dépend du référentiel d’étude. On essaiera toujours de prendre la référentiel qui simplifie l’étude du mouvement.

2/ Description du mouvement 2/ Description du mouvement A/ Activité: Mesures de vitesses et trajectoires

Réponses aux questions 1/ vitesse moyenne = d / t = 100 / 9,58 = 10,4 m.s-1 2/ La vitesse moyenne était de 9,26 m.s-1 donc t = d / v = 100 / 9,26 = 10,8 s 3/ vmax instantanée = 44,72 km.h-1 = 44,72 / 3,6 m.s-1 = 12,42 m.s-1 Donc il parcourt en 1,00 s : d =12,42 x 1,00 = 12,4 m.s-1 Son 100 m aurait été couru à cette vitesse en : t = d / v = 100 / 12,42 = 8,052 s 4/ 130 km.h-1 = 36,1 m.s-1 Donc t = d / v = 100 / 36,1 = 2,77 s << 8,052 s

5/ Usain Bolt (qu’on modélise par son centre d’inertie G situé au niveau du bassin) est en mouvement par rapport au référentiel (caméra fixe dans les tribunes). Cette caméra est un référentiel terrestre 6/ Usain Bolt (modélisé par G)semble immobile par rapport au référentiel (caméra défilante du bord de piste). Ce n’est pas un référentiel terrestre.

Mouvement du centre d’inertie G au saut de cheval

Mouvement du point M au saut de cheval

Mouvement du centre d’inertie G au saut de cheval

Mouvement du point M au saut de cheval

Trajectoire de G La trajectoire la plus simple à étudier est celle du centre d’inertie du gymnaste. Trajectoire de M

B/ Bilan en m en m.s-1 en s Le mouvement d’un système est décrit par: Sa trajectoire: C’est l’ensemble des positions occupées par un point du système au cours du temps. Elle dépend du référentiel. La valeur de la vitesse: Dans un référentiel donné, la valeur de la vitesse d’un point du système est définie comme le rapport de la distance d parcourue sur la durée t en m en m.s-1 en s

Important Si t est suffisamment courte, on pourra considérer que la vitesse moyenne est assimilée à une vitesse instantanée. La précision sur la mesure de la vitesse dépend de la précision sur la mesure de d et de t . La précision sur le chronométrage dépend du type de chronomètre utilisé et du mode de déclenchement (réflexe, temps de réaction…)

Différents types de mouvements Mouvement rectiligne ralenti (ou décéléré) Mouvement rectiligne accéléré Mouvement rectiligne uniforme Mouvement curviligne accéléré Mouvement curviligne décéléré Mouvement curviligne curviligne Mouvement circulaire uniforme Mouvement circulaire accéléré

Exercices Énoncé A B C Réponse 1 Dans quelle(s) situation(s), une caméra est-elle un référentiel terrestre ? La caméra posée sur le sol filme un match de handball La caméra fixée sur une moto en mouvement suit une course de vélo La caméra fixée sur le front d’un parachutiste lors d’un saut filme les autres parachutistes 2 Pour suivre une course d’aviron le long d’un canal, un supporter se déplace à vélo le long de la berge et observe son bateau favori. Le référentiel du supporter est lié au vélo Le référentiel du supporter est un référentiel terrestre. Le référentiel du supporter est lié au bateau. 3 Lors d'une course d’aviron le long d’un canal, un supporter filme son bateau favori afin d'en étudier les performances. Le système étudié est le canal. le système étudié est le supporter. le système étudié est le bateau. 4 Lors d’un 100m en athlétisme, le mouvement du coureur dans un référentiel terrestre est : rectiligne uniforme rectiligne, mais pas uniforme uniforme, mais pas rectiligne

circulaire dans un référentiel terrestre 5 Lors du saut ci-dessus les jambes de la gymnaste restent tendues. Les pieds de la gymnaste ont une trajectoire : circulaire dans un référentiel terrestre circulaire dans un référentiel lié au bassin de la gymnaste indépendante du référentiel choisi B 6 Lors d’un tir en hockey sur glace, le palet parcourt les 15 derniers mètres avec une vitesse de 140 km·h -1 . Il parcourt cette distance en : 0,11 s 0,39 s 9,3 s 7 Le français, Franck Cammas, a réalisé le tour du monde à la voile sans escale en 48 jours 07 heures 44 minutes 52 secondes en parcourant 28 523 milles. Données : 1 mille marin = 1852 m ; 1 nœud = 1 mille marin par heure. La précision de la mesure pour la durée est : la minute la seconde le dixième de seconde

8 Le français, Franck Cammas, a réalisé le tour du monde à la voile sans escale en 48 jours 07 heures 44 minutes 52 secondes en parcourant 28 523 milles. Données : 1 mille marin = 1852 m ; 1 nœud = 1 mille marin par heure. La précision de la mesure pour la distance est : le mille le kilomètre le mètre A 9 La durée du tour du monde de Franck Cammas est de : 4175092 s 69584,87 min 1159,7 h ABC 10 Le français, Franck Cammas, a réalisé le tour du monde à la voile sans escale en La distance parcourue par Franck Cammas lors de son record est de : 5,282×10 10 km 1540 ×10 4 km 5,282×10 7 m C 11 La vitesse de Franck Cammas lors de son tour du monde est de : 45,55 km·h –1 126,5 m·s –1 24,594 nœuds AC

Exo 5: a/ v = d / t Il faut faire attention aux unités. La vitesse est en km.h-1 , donc la distance d doit être en km et la durée en h 2h 04 min = 2 + 4/60 = 2,07 h Donc = v = 42,195 / 2,07 = 20,4 km.h-1 b/ Dans le Système SI, d est exprimée en m t est exprimée en s V en m.s-1 Donc v = 20,4 / 3,6 = 5,67 m.s-1 Exo 6: 1/ 20 min = 20 x 60 = 1200 s = 1,2 x 103 s 40 ms = 0,04 s = 4 x 10-2 s 1,5 h = 1,5 x 3600 = 5400 s = 5,4 x 103 s 2 dixièmes de seconde = 0,2 s = 2 x 10-1 s 1 centième de seconde = 0,01 s = 1 x 10-2 s 2/ a,c  chronomètre manuel b, d, e  chronomètre de précision par déclenchement automatique par capteurs.

a/ On choisit un référentiel: la caméra au sol Le système: point G du coureur. On note toutes les positions su centre d’inertie G à chaque image. b/ La trajectoire du point G est rectiligne. c/ 4,2 cm mesurés sur le dessin représentent 2,1 m en réalité. Pour parcourir d, il a mis 5 x 0,065 s = 0,325 s V = d / t = 2,1 / 0,325 = 6,5 m.s-1 Ne pas faire les questions d et e.

a/ Sur le trajet G1-G10: v = (7,3 x 5,0) / 9 = 4,1 m.s-1 Sur le trajet G4-G10: v = (3,8 x 5,0) / 6 = 3,2 m.s-1 Sur le trajet G5-G9: v = (2,2 x 5,0) / 4 = 2,8 m.s-1 Sur le trajet G6-G8: v = (1,4 x 5,0) / 2 = 3,5 m.s-1 b/ La valeur qui se rapproche le plus de la vitesse instantanée de G7 est la vitesse moyenne entre G4 et G10 c/ Le mouvement de la pierre est rectiligne retardé.