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. Les faibles restrictions laissent une large place à l’ingéniosité, on peut aller aussi vite que l’on veut, si on ne modifie pas la flottabilité.

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. Le collage des empiècements permet de réduire de 6 % la trainée de friction et on mise sur les propriétés hydrophobes du matériau. Des panneaux profilés intégrés dans la combinaison maintiennent le corps du nageur à l’horizontal tout en le comprimant, en réduisant ainsi de 24% la traînée de la friction de la peau en comparaison avec les précédentes matières FastSkin et 38% de moins qu’un Polyamide Élasthanne ordinaire. Efficacité améliorée de 5% dans la reprise de l'oxygène, permettant aux nageurs de fournir moins d’effort tout en nageant plus vite. La combinaison LZR permet de réduire l'effet de la viscosité de l'eau, permettant au nageur de faire face à moins de frottements.

Speedo a trouvé un matériau qui permet de remodeler le nageur en le comprimant jusqu’à 7 fois plus que les matières standard utilisées précédemment, ainsi, le nageur prend la forme la plus hydrodynamique possible. La combinaison aurait aidé à battre 67 records du monde depuis sa création. Désormais les résultats semblent stagner, tous les nageurs se sont procuré cette combinaison et les limites ont très vite été atteintes.

2 Autres évolutions matérielles et leus limites La natation n’est pas le seul sport à connaître des avancées technologiques. En saut à la perche, la perche est maintenant faite d’assemblages de fibres de carbone pour leur souplesse et leur résistance. En natation, l’ajout de potasse dans l’eau pour améliorer la glisse et un système électronique de pompage des vagues.

Cependant, ces innovations ont leurs limites Cependant, ces innovations ont leurs limites. Certaines jugées déloyales ou dangereuses ont été interdites. Par exemple le javelot à queue rugueuse qui modifiait la sustentation et qui permettait d’allonger la distance. En ski, une taille minimale de skis de slalom a été imposée : 1.55 m pour les femmes et 1.65 m pour les hommes.

3 Le dopage Le dopage est la pratique consistant à absorber des substances ou à utiliser des actes médicaux afin d'augmenter artificiellement ses capacités physiques ou mentales (hémoglobine dans le sang, battements du cœur, confiance en soi, etc.). Contrairement à ce que l’on pourrait croire, le dopage ne touche pas seulement le domaine du sport mais aussi celui des étudiants afin d’accroître leur concentration, diminuer la fatigue… Définir le dopage n’est pas évident : la consommation de stimulants comme le café a une influence sur l’organisme, les vitamines et l’alimentation ont une influence directe, l’entraînement lui aussi, vise à améliorer ses performances.

Le Code Mondial du Dopage, de 2003, définit quels sont les produits dopants et leur quantité limites. Dans un sens plus large, on parlera de conduite dopante lorsque l'on consomme un produit dans le but d'améliorer ses performances même si ce produit ne fait pas partie de la liste des produits dopants, comme la créatine.

Les pratiques dopantes sont généralement complémentaires et associées les unes aux autres augmentant par la même occasion les risques et les inconnues quant aux effets à long terme du dopage sur la santé. Les connaissances quant aux effets dopants sont essentiellement empiriques et les études scientifiques restent rares à ce sujet. On a pu observer un phénomène de dopage d’Etat lorsque les résultats sportifs et la compétition entre des Nations a un enjeu politique.

On peut se doper pour améliorer telle ou telle caractéristique physique. Les risques sont très importants pour la santé du dopé et ces produits peuvent causer des tendinites, un arrêt du cœur à cause d’un sang trop épaissit, déchirures musculaires et troublent un certain nombre de nos organes. De plus, impression de fatigue permanente, des chutes de tension artérielle, un risque de dépression psychique et une impuissance sexuelle en cas d'utilisation habituelle et répétée.

Bilan Il est certainement encore possible d’améliorer nos performances en espérant mieux maîtriser l’aspect psychologique, beaucoup moins développé, proportionnellement, par rapport à l’aspect physique de l’entraînement des sportifs. C’est un domaine qui demande encore beaucoup de travail et de découvertes scientifiques. Il est évident que les avancées technologiques en matière d’équipement permettent de repousser encore les limites de l’Homme mais on voit aussi que si nous arrivons à encore mieux maîtriser notamment, le seuil lactique chez les marathoniens, les performances pourraient être encore plus optimisées. Seulement, comme nous l’avons vu les limites purement physiologiques du corps humain semblent atteintes, malgré d’épatantes adaptations. Mais jusqu’où peut-on optimiser l’être humain, en exploitant au maximum la branche psychologique, seul l’avenir nous donnera réellement quelque chose de concret.