Principes de production du mouvement dans les

Principes de production du mouvement
dans les APSA.
1. Un peu d’Histoire.
Aristote (384-322 av J-C) : considéré comme le Père de la
Cynésiologie.
Archimède (287-212 av J-C) : mathématicien, énonce le
principe de la flottabilité, s’intéresse à la détermination des
centres de gravité des segments corporels ; élabore les
1ères théories sur la loi des leviers.
Galien (131-201 ap J-C) : médecin, anatomiste et
physiologiste. 1er à parler de mouvements
agoniste/antagoniste.
Leonardo de Vinci (1452-1519) : artiste, ingénieur et
scientifique ; s’intéresse à l’anatomie comme science. 1er à
travailler sur des dissections de cadavres, 1er à s’intéresser
sur les phénomènes d’équilibres (forces..), il va essayer de
décrire et de décomposer les gestes de la vie, (s’asseoir, se
lever…) compréhension du vol animal, 1er à rédiger le
traité sur l’aérodynamisme. Au niveau anatomique,
correspondance entre l’anatomie et le cerveau.
Galilée (1564-1642) : mathématicien, physicien et
astronome. Accélération, inertie, trajectoire… Travail sur
le mouvement des planètes et ma compression de la Terre.
1er à avoir mis en place le microscope et le télescope.
Borelli (1608-1679) : il est aussi appelé le père de la
cinésiologie moderne. Mathématicien, physicien et
anatomiste. 1er à décrire la marche en expliquant les forces
externes appliquées à l’être humain.
Newton, Issac (1642-1727) : mathématicien, physicien,
astronome et philosophe. Décrit les principes de masse liée
à la gravité. Il va écrire 3 lois. 1ère loi relative à l’inertie,
2ème loi associé à l’attraction, 3ème loi associé action sur
action, principe de gravité.
Muybridge (1831-1904)/Marey (830-1904) : ces deux
scientifiques furent à vrai dire, les 1ers pionniers de
l’utilisation de la photographie comme moyen
d’observation du mouvement humain et animal.
Analyse du mouvement humain (travail personnel de
l’étudiant).
2. Energie, forces et mouvement.
Lorsque tu donnes un coup de pied dans un ballon, tu
utilises de l’énergie pour créer une force, laquelle, à son
tour, engendre un mouvement.
A. L’énergie.
L’énergie existe sous forme (chronique, cinétique et
potentielle).
- L’énergie potentielle : possédé par un objet qui est
soumis par une force. Tout ce qui est possible
d’écraser et d’étirer. Energie potentielle est calculée
en joule. M = masse. G = gravité. H = hauteur/centre
de masse.
- L’énergie cinétique : associé d’un mouvement d’un
objet, plus un corps se déplace rapidement, plus il
possède de l’énergie cinétique. Celle qui est dû à la
vitesse de translation = 1/2m.v². On peut associer à la
vitesse angulaire (Omega) de la somme des masses par
le rayon.
- Les échanges d’énergie : modifié les composantes de
l’énergie tout en maintenant un total d’énergie
identique. Variation d’énergie potentielle en fonction
des bosses et qui va être en partie absorbé par le
travail des flexions/extensions (genoux). Garder une
énergie totale au cours de la descente, en dépit de
toutes les énergies potentielles et cinétiques lié à
l’action.
B. Les forces
- Action mécanique quelconque capable de déformer
un objet et de modifier l’état de repos ou le
mouvement.
- Peut modifié aussi la trajectoire d’un coup.
- Principe d’inertie (1ère loi de Newton).
On peut définir un vecteur par :
- sa direction
- son sens
- son intensité
- son point d’application.
Au niveau biomécanique, 2 types de forces :
- intrasèques : à l’intérieur du corps, force de
frottement d’articulaire, force ligamentaire.
- Extrinsèque : force liée à l’extérieur et qui s’accumule
dans l’individu.
Pour un planchiste, prendre en compte les forces de
gravité, du vent, des vagues, de la poussée de l’eau, ce qui
entraîne une force résultante.
Force résultante : ensemble des autres forces.
Lorsque les forces s’annulent les unes aux autres, on dit
que le corps est en équilibre.
Phénomène du contrôle s’appelle le maintien de
l’équilibre.
Position du centre de gravité : S2
(Os iliaque autour des trous obturateur).
L’équilibre sert à maintenir la projection au sol du centre
de gravité à l’intérieur du polygone de sustentions.
Surface qui relie tous les points externes de contacts que le
sol.
Plus elle est importante, plus il est facile de maintenir
l’équilibre, et inversement.
 équilibre statique.
Ces deux équilibres sont misent en œuvre en permanence
dans toutes nos activités.
Centre de masse corporelle (CoM.)
Le centre de masse se situe dans les 3 plans d’espace.
La projection au sol du CDG se projette sur 2 plans et la
gestion de la projection au sol du CDG se fait par des
pressions. Nos appuis sont la conséquence du déplacement
du centre de gravité. Il est possible de déplacer le centre de
masse par la mobilisation des différents segments.
Au niveau aquatique, il existe un CDG qui dépend de la
poussée d’Archimède, il n’est pas concordant avec le CDG.
Le corps n’est pas une masse homogène. Le centre de
poussée est situé plus haut que le CDG.
Lorsque je suis en absence de contact, l’individu va
s’organiser autour de la position du CDG.
Plus on met le CDG haut, plus la force exercée est forte.
La dynamique.
La dynamique étudie les relations entre les forces et les
mouvements qu’elles produisent.
Les expressions inertie et quantité de mouvement
décrivent comment un corps se met en mouvement.
Il existe 3 lois définissent les principes qui gouvernent le
mouvement de tout corps. Elles ont été formulées en 1687
par Newton.
1ère loi de Newton :
- Tout corps au repos conserve son état de repos s’il
n’est soumis à aucune force extérieure. => loi de
l’inertie.
- Tout corps en mouvement conserve son état de
mouvement s’il n’est soumis à aucune force extérieure
dynamique. => statique.
L’inertie => une force est tout ce qui communique à une
accélération positive ou négative.
F = Ma. Force = Masse par l’accélération.
Masse d’un corps est une valeur constante, invariable et
représente l’inertie qu’un corps oppose aux différentes
forces.
2ème loi de Newton :
L’accélération d’un corps est directement proportionnelle
à la force nette agissant sur lui et inversement
proportionnelle à sa mesure. => Loi de l’accélération.
EF=ma
Lorsque la force nette agissant sur un objet n’est pas nulle.
3ème loi de Newton :
Action Réaction :
- Si il y a interaction entre 2 objets, la force exercée par
l’objet 1 sur l’objet 2 est égale en grandeur mais de
direction opposée à la force exercée par l’objet 2 sur
l’objet 1.
- Toute action engendre une réaction égale et de sens
contraire. 2 corps en contact exerçant l’un sur l’autre
des forces égales mais de sens opposée.
Loi de Newton :
Forces.
- Forces internes
o Muscles et tendons => Force en tension
o Os et cartilage => Force en compression
- Forces externes
o Contact
 Friction
 Normal
o Force gravitationnelle
 Les forces externes sont toutes les forces d’interface
entre le corps et son environnement.
Caractéristiques d’une force.
1. Point d’application
2. Une orientation (ligne d’action)
3. Une amplitude (grandeur)
4. Intensité
La force est donc l’élément moteur d’une action et
l’accélération est sa manifestation.
La direction que prend un objet lors d’un mouvement
correspond toujours à la direction de la ligne d’action de la
résultante.
Il faut chercher la résultante de différente force qui
s’applique sur le système comme si cette force était seul à
agir. Permet l’évaluation du travail qui sera effectué sur le
système.
Pesanteur et inertie.
La pesanteur : application de la gravité sur tous les corps
situé dans le champ de cette action.
La direction de cette force, c’est la ligne joignant les deux
centres de gravité.
Le sens : c’est d’un corps vers l’autre : attraction #
répulsion.
Point d’application : centre de gravité/centre de masse.
Intensité : proportionnelle au produit des masse.
Inversement proportionnelle au carré de la distance qui les
sépare.
Force d’inertie : La force d’inertie, c’est la résistance
qu’oppose toujours un corps à sa variation de vitesse
linéaire.
Cette F.I. est toujours la conséquence du mouvement qui
n’est jamais sa cause.
Caractéristique :
Sa direction : trajectoire rectiligne du mouvement.
Son sens : il est opposé à la variation de vitesse. Cela
prolonge le mouvement quand on freine. Cela le ralenti
quand on veut l’accélérer.
Son point d’application : son centre de gravité.
Son intensité : - m.gv : - masse X gravité.vitesse
Le moment d’inertie.
Il est mis en évidence par Ec = ½ mv² (vitesse linéaire)
L’énergie cinétique en rotation est Ec = ½ w² X somme mr²
(masse X rayon)
La réaction centrifuge.
La force centripète : gène au mouvement (réaction).
Caractéristique de la force centrifuge :
Direction : radiale
Sens : centrifuge
Point d’application : centre de gravité
Intensité : masse X v²/R
Force des réactions des appuis.
La loi d’action/réaction : lorsqu’un corps A exerce une
force F sur un corps B, réciproquement le corps B exerce
sur A une force F égale et opposé à la première =>
équilibre des forces, glissement des forces.
Loi fondamentale qui est appliqué à tous les corps au sol.
Régit tous nos déplacements et qui entraîne une notion
d’impulsion motrice.
C’est le sol qui va renvoyer une force à la poussée du sujet
associé ou non à l’inertie. Cette impulsion motrice est
directement dépendante de ce que l’on appelle l’air
d’impulsion motrice qui est le produit de la force par le
temps.
Théorème de Pascal : pression hydrostatique. Les liquides
transmettent intégralement, dans toutes les directions, les
variations de pressions qu’ils subissent. C’est une force
exercée par unité de surface perpendiculairement à cette
surface, de telle sorte que la pression = F/S.
L’unité est le pascal (1 N par m²) ou on parle de barre
(10^5 pascal).
Poussée d’Archimède :
Tous corps solide immergé dans un liquide en équilibre
subit de la part de ce liquide une poussée (une force) dont
les caractéristiques :
Direction : verticale
Sens : de bas en haut
Intensité : dépend du poids de volume de liquide déplacé.
Point d’application : centre du volume du liquide déplacé.
Lorsqu’on a un corps homogène, le centre de pousser est
égal au centre de gravité.
Le corps humain n’étant pas un corps homogène, le centre
de poussé est situé plus haut que le centre de gravité.
La poussée d’Archimède est donc dépendante en
application humaine d’un certain nombre de facteur :
densité du liquide, ou de l’individu, dépend du volume de
l’objet/individu en fonction de la densité/volume, on peut
jouer sur le poids apparent.
Résistance à l’avancement dans un fluide.
Cette résistance est due aux fortes normales liées à
l’avancement lui-même, ainsi qu’aux forces tangentielles
de frottement et au milieu fluide dans lequel le solide se
déplace.
RA = C x S x Pv²/2
Coeff. Déterminé x air x densité du fluide x vitesse.
Direction : déplacement
Sens : opposé
Point d’application : centre géométrique du maître couple
(section perpendiculaire au déplacement)
Intensité : Cx X S X Pv²/2
Au-delà d’une certaine vitesse, cette réaction devient un
point d’appui.
Frottement : la force de frottement est une force passive
qui s’oppose au glissement.
Lorsque j’ai un objet qui exerce une force normale sur un
plan, et que je veux déplacé, je vais exercer une force et là,
l’objet va exercer une force tangentielle par rapport à la
surface.
3 solutions : soit la force est insuffisante, dans ce cas là,
l’objet ne se déplace pas. La fonction qui est suffisante et la
réaction T est appelée force de frottement statique.
J’entretiens le déplacement mais j’appellerais T la
dynamique avec pour conséquence la force de frottement
statique > force de frottement dynamique.
Cette force de frottement se caractérise par une :
Direction : parallèle au plan de glissement.
Sens : opposé au mouvement.
Point d’application : point géométrique de la surface de
contact.
Intensité : déterminé par f = F/N <= réaction normale de
l’objet.
Ces forces de frottement ne dépendent pas de la masse de
l’objet mais de la surface de contact, ni de la vitesse.
Cette force est directement dépendante de ce coefficient.
Si la force exercée n’est pas parallèle au plan, il pourra
tenir compte de l’angle de l’application de cette force.
Coefficient de frottement :
- glacier sur fonte : 0,18
- glacier sur glace : 0,03
- frottement articulaire : 0,003
La friction : caractérise par 2 objets en contact qui vont se
ralentir et plus les surfaces sont rugueuses et plus les
pressions seront importantes => augmentation de la
friction.
Les forces sont la base de toutes les actions physiques et
sportives qu’elles soient provoquées par l’individu luimême ou associé à son environnement.
Ceux sont des quantités vectorielles sur lesquelles on
pouvait faire des opérations où l’on pouvait évaluer la
résultante des forces appliquées à l’EPS.
Le mouvement.
Il se caractérise comme le déplacement d’un corps par
rapport à un point fixe de l’espace et par rapport à un
moment déterminé.
On distingue 7 à 8 notions de mouvements.
1er : mouvement absolu (mouvement d’un corps/ à des
repères libres).
2ème : mouvement uniformément accéléré.
3ème : un mouvement circulaire uniforme (décrit un cercle
avec vitesse constante).
4ème : mouvement relatif (mouvement d’un corps par
rapport à des repères qui eux-mêmes dépendent d’autres
valeurs).
5ème : mouvement vibratoire : par rapport à un
mouvement d’un corps effectué de part et d’autre de sa
position fixe ou d’équilibre.
6ème : mouvement de rotation.
7ème : mouvement de translation
8ème : quantité de mouvement : qui est le produit de la
masse fois la vitesse.
La vitesse et l’accélération.
V = déterminé à quelle rapidité un corps va pouvoir se
déplacer. Vitesse moyenne : Distance parcourue/Temps
mis pour la parcourir (m/sec)