TPE Problématique : Les records sportifs pourront-ils toujours être battus ? Matières : SVT / Physique-Chimie

Depuis toujours, les athlètes ont cherché et cherchent toujours à repousser leurs limites et améliorer leurs performances. Mais il semblerait que nous atteignons les limites physiologiques du corps humain. Selon l’IRMES, 99% des capacités de l’Homme seraient déjà atteintes, ce qui ne laisserait plus qu’une très faible marge de progression.

Source : Science et Vie

Nous diviserons notre étude en 2 parties : 1ère partie : Nous nous pencherons sur l’étude de disciplines à caractère naturel, en comparant 2 disciplines aux types d’efforts opposés au sein de l’athlétisme : le sprint (100m) et le marathon. 2nde partie : Nous étudierons l’aspect technologique et matériel de la natation car c’est actuellement un sport représentatif des avancés dans les nouveaux équipements. Nous verrons dans quelle mesure les avancées technologiques sont capables de repousser les limites humaines.

Partie 1 Présentation des résultats de différentes enquêtes au sujet de l’avenir des records sportifs. Étude et comparaison des différents éléments du corps intervenant dans la réalisation d’un effort. Étude des limites imposées au sportif par ces éléments physiologiques.

1 La VO2max L’Homme a besoin d’oxygène, qui est transféré au sang par les poumons.

En effort, les muscles nécessitent plus d’oxygène qu’au repos. Le sang doit alors transporter le plus rapidement possible l’oxygène, la quantité d’hémoglobine doit donc être maximale pour résister et tenir face à l’effort.

Le volume maximal d’oxygène qu’un organisme humaine peut consommer par unité de temps lors d’un exercice physique est appelé VO2max Cette valeur est un des éléments primordiaux intervenant au cours d’un effort.

Cette qualité est due premièrement à un entraînement régulier et intensif. En effet l’organisme d’un sportif libère une quantité de sang supérieure à celle d’un sujet non entraîné.

2 La physiologie de l'effort Ce schéma nous montre le processus énergétique :

Schéma représentant la cascade de l’oxygène :

Ce schéma nous montre la consommation énergétique des muscles en fonction du moment :

Ce schéma nous montre la consommation énergétique des muscles en fonction de l’altitude :

du sprint et du marathon 3 Etude comparative du sprint et du marathon Nous avons décidé de comparé 2 disciplines aux caractère naturelle afin de définir les éléments physiologiques intervenant au cours de l’effort. le sprint (100m) le marathon Ce sont deux disciplines qui n’ont pas subi d’évolution ou plutôt de révolution matérielle. Seulement, ces 2 disciplines se révèlent rigoureusement opposées. Les clés sont le quadriceps et le talon d’Achille, deux zones du corps maltraité le quadriceps pour le sprint et le talon d’Achille le marathon.

4 Le quadriceps Le quadriceps, situé sur le dessus de la cuisse est le muscle le plus volumineux de la cuisse, c'est lui qui supporte en grande partie notre poids et nous permet de nous déplacer. C’est lui qui va régler les performances lors des efforts courts et intenses, ce qui explique les cuisses très développées des sprinters.

5 Le tendon d'Achille Le tendon calcanéen ou tendon d’Achille est situé au dessus du talon. Dans de nombreux sports et surtout en athlétisme, il est vivement sollicité surtout pour les appuis du pied et des impulsions.

Rupture du tendon d’Achille

6 Quelques chiffres Un chercheur au CNRS, Jean Claude Pineau donne quelques performances imbattables: 9’60 au 100m, actuellement 9’85 23.15m au poids, actuellement 23.12 2h03min au marathon, actuellement 2h05

En réalité seules 2 disciplines ne permettent pas de reculer les frontières de l’exploit: Le saut en hauteur et le saut en longueur. Au-delà de 2.5m pour le premier et 9m pour le second, la force d’impulsion au moment de l’appel est telle qu’elle briserait le col du fémur de l’athlète.

7 Neurosciences ? Bien que le corps humain soit capable de remarquables adaptation, une sécurité s’applique à l’effort: les capteurs naturels du corps. C’est le système nerveux qui régule les efforts musculaires de façon à limiter les surcharges au niveau des structures tendineuses, musculaires ou osseuses. De plus il envoie des signaux d’avertissement avant qu’un accident ne devienne possible pour le sportif, par pure précaution.

Comment convaincre notre corps qu’il ne court aucun risque ? Plusieurs solutions: préparation mentale, hypnose, ultrafond … Mais le coureur doit tenir son seuil d’acide lactique (produit de fermentation des glucides qui ne peuvent être brûlés par l’oxygène). Il faut donc arriver le plus près possible de cette limite sans se mettre en danger.

Partie 2 Révolution dans le monde de la combinaison de natation et analyse de cet équipement. Historique des records en relations avec les avancés technologiques. Élargissement à d’autres disciplines. Un moyen chimique pour améliorer ses performances: le dopage.

1 Le matériel de natation Depuis les années 2000, le port de la combinaison s'est répandu au point que le maillot a quasi disparu des plots de départ des épreuves internationales. Les constructeurs privilégient les propriétés hydrophobe du textile afin de diminuer la traînée et les forces de frottement de l’eau sur le corps du nageur. Jadis, les nageurs étaient vêtus de simples maillots de bain, se rasaient le corps et se coiffaient d’un bonnet.

Cette photo nous montre le glissement de la combinaison sur l’eau

Cependant la réglementation concernant ces combinaisons ne sont pas draconiennes, seulement les mains et les pieds ne doivent pas être recouverts. De plus la flottabilité des nageurs est en théorie inchangée et ne doit pas dépasser un certain seuil.

Son design est étudié et conçu grâce au travail de spécialistes dans plusieurs domaines : sociétés d'effets spéciaux, spécialistes des fluides, la NASA, scientifiques en ergonomie et en biomécanique. Les ultrasons réduisent de 6% la traînée de fiction.