Nager plus, dépenser moins.

Nager plus, dépenser moins.
Par : Tommy Grenon et Melaine Niget
Résumé:Nager plus, dépenser moins. Grenon, T. & M.
Niget. 2015. Rapport interne. Sciences, Cégep St-Félicien.
L’impact de différents outils de nage (palmes, plaquettes,
maillot large, tuba frontal et prototype de nageoire
artificielle) a été étudié par l’effort qu’a à fournir le nageur
au 100 m avec outil, par rapport à un 100 m au crawl sans
outil. Par le biais d’une étude statistique sur plusieurs 100
m qu’on effectué deux cobayes, on conclut que l’utilisation
des outils de nage tels que les palmes, plaquettes, tuba
frontaux, et prototypes de nageoire favorise les cobayes en
demandant un travail moindre au 100 m en Watts par
rapport au standard sans outil. Par contre, le maillot large
augmente significativement l’intensité de l’effort au 100m
par rapport à un maillot cuissard pour les deux cobayes.
Abstract : Swim more, expend less Grenon, T. & M. Niget.
2015. Internal report. Sciences, Cégep St-Félicien. Swim
gears’s impacts (swim fins, paddles, swim trunks, swim
snorkel, fin prototype) have been studied by the level
intensity of 100 meters, with and without swim gears. A
statistic treatment of the intensity (Watts) of several 100
meters of crawl on two swimmers shows that the level of
intensity needed is lower when using swim fins, paddles,
swim snorkel and fin prototype on a crawl 100 meters.
Quite the reverse, the use of a swim trunks produce a much
higher level of intensity for our two swimmers, compared
to a competition swimsuit.
natation,outils de nage,nageoire artificielle,dépense énergétique,effort du
nageur,crawl

Introduction
Avec l’avancement des technologies, la quête d’optimisation dans les sports a pris
beaucoup d’ampleur au cours des dernières décennies. Les sommes dépensées pour
l’amélioration des performances des athlètes sont de plus en plus exorbitantes. Dans
le domaine de la natation plus précisément, cette course à l’amélioration a engendré
l’apparition d’une nouvelle génération de maillots de nage, développés à l’aide des
concepts de la dynamique des fluides. Ainsi, les résultats des courses dépendaient
davantage du matériel dont étaient munis les nageurs, et moins de leurs performances
individuelles. C’est donc pourquoi en 2009 la FINA décréta illégal le port de ces
nouvelles combinaisons. Dorénavant, cette contribution technologique ne pourra être
rentabilisée qu’en entraînement par le biais d’outils de nage spécifiques.
Toutefois, ces équipements font partie intégrante du conditionnement physique pré-
compétition. Au-delà de l’optique de contrainte biomécanique que le matériel
d’entraînement endosse généralement, dans le but de recruter des groupes
musculaires distincts, il serait intéressant de voir si certaines pièces d’équipement
réduiraient l’effort d’exécution d’un exercice donné. Cette étude portera donc sur
l’analyse des performances de nageurs expérimentés étant dotés de diverses
combinaisons d’équipement de nage (palmes, plaquettes, ailerons, tuba frontal,
nageoire artificielle) et de différents type de maillots de nage.
Cette expérimentation se déroulera donc selon le modèle suivant : D’abord, pour être
en mesure de quantifier l’intensité de celle-ci, chaque cobaye effectuera un effort
prédéterminé sur un vélo stationnaire Monark pour être en mesure d’établir une table
de conversion battements par minute (bpm)/Watts. Ensuite, chaque nageur effectuera
une distance donnée à un rythme standard. Des mesures de fréquence cardiaque pour
un temps fixe seront prises sur chaque cobaye et compilées par la suite. Ces tests
seront effectués avec différents outils de nage.
Théorie
Lorsqu’un athlète effectue un effort, la demande de son corps en dioxygène augmente.
De fait, suite à cette demande, le rythme respiratoire ainsi que cardiaque se doit
d’accélérer. Plus particulièrement, la respiration amène un apport plus important
d’oxygène au niveau des poumons qui, par osmose, se transfert au sang. Ainsi, pour
acheminer le dioxygène aux cellules corporelles en manque, la circulation sanguine
doit aussi augmenter. De cette manière, il est possible de corréler l’intensité d’un effort
physique à la fréquence cardiaque d’un individu. C’est donc avec la fréquence
cardiaque qu’il sera possible de déterminer le degré de difficulté d’un exercice.
C’est par le biais des Watts (J⁄s) que, peu importe l’effort, il sera possible de quantifier
l’énergie que le nageur doit fournir par seconde pour donner un indice de la difficulté
de celui-ci.
D’un point de vue théorique, lors du crawl, plusieurs forces agissent sur le nageur. La
force de propulsion lors des tractions combat la résistance de l’eau sur le corps en
mouvement. Cette résistance augmente de manière exponentielle à la vitesse du
mouvement. Lors des tests impliquant les divers outils de nage, il sera possible de
diminuer la résistance de l’eau avec l’utilisation du maillot ajusté et de l’enduit corporel
préalablement choisi. De plus, Il sera aussi possible de jouer sur le ratio
propulsion/résistance avec les palmes et plaquettes. En effet, lorsqu’on augmente la
taille de la surface propulsive (pied et main dans ce cas), on augmente la propulsion.

La résistance du corps à l’avancement agit selon la formule suivante :
R=ksv2
K= Coefficient de forme (hydrodynamisme)
S= Surface du maître couple (projection sur un plan perpendiculaire à l’axe de
déplacement de tous les points du nageur immergé.
V= Vitesse (m/s)
Il y a 3 types de force de résistance :
Traînée de forme (due à tous les mouvements du nageur)
Traînée de vague (elle freine le nageur)
Résistance de frottement (due à la forme du nageur)
Pratiquement, le nageur n’a que peu d’influence sur la troisième force (seule une bonne
épilation et des maillots hors de prix peuvent avoir un réel impact). À l’inverse, en
modifiant sa technique de nage ainsi que les équipements qu’il utilise il peut ainsi
contrer les effets négatifs de force contraire (1 et 2) à son mouvement de propulsion.
Hypothèses
1. Les équipements de nage tels que les palmes, plaquettes, et tuba frontaux,
favoriseront le nageur en augmentant la dépense énergétique de celui-ci.
2. Les équipements de nage tels que le maillot cuissard, et la nageoire artificielle
favoriseront le nageur en diminuant la dépense énergétique de celui-ci.
On a établi un standard de fréquence cardiaque et temps au 100m crawl sans outil de
nage, pour ensuite observer l’impact de l’utilisation des outils sur ce même standard.
Les hypothèses seront étudiées en observant l’intensité de l’effort en Watts au 100 m
pour chaque cobaye, en fonction de l’outil utilisé.
Matériel et méthodes
Matériel :
1. 2 paires de palmes
2. 2 paires de plaquettes
3. 2 paires de tubas frontaux
4. 2 prototypes de nageoire
5. 2 bermudas
6. 2 maillots ajustés
Instrumentation :
1. 1 Chronomètre
2. 1 Montre et capteur cardiaque allant à l’eau
3. 1 Vélo stationnaire Monark
Méthodologie :
Étape 1 : La conversion de la fréquence cardiaque du sujet en Watts ou « dépense
énergétique » se fera par l’entremise de l’utilisation des vélos stationnaires Monark.
Ces appareils permettent de préalablement régler la résistance du vélo(Kp) que nous
souhaitons en fournissant le nombre de tours de pédalier par minute(RPM). Le Kp
multiplié par le RPM donne l'intensité de l'effort en Watts.
De cette manière, en définissant le nombre de tours de pédalier comme une constante
lors de l’effort, il sera possible d’établir une corrélation entre les battements de cœur
par minute et l’énergie que dépensera l’athlète en appliquant le protocole en Annexe 1.

En parcourant toujours la même distance, mais en variant la puissance fournit lors de
l’effort, il sera donc possible d’établir une table de conversion Bpm/Watts propre à
chaque cobaye pour n’importes quels exercices impliquant une hausse de la fréquence
cardiaque.
Étape 2 : Cette étape vise à standardiser l'effort au 100m en vue d'obtenir une zone
de confort. Un standard de temps et de fréquence cardiaque après le 100 m sera établit
pour chaque nageur sans équipement. Une fois ces standards établis, il sera possible
d'appliquer le même protocole avec un temps constant, en observant l'impact de
l'usage des outils de nage sur ce standard. Le protocole de nage est disponible dans
l'Annexe 3
Étape 3 : Suite à la standardisation de la pulsation cardiaque moyenne des cobayes
et du temps de l’exercice effectué, le même protocole qu'à l'étape 2 sera appliqué,
mais en utilisant les outils de nage mentionnés antérieurement.
Résultats
Étape 1 : Conversion en Watts
Définir une corrélation entre la fréquence cardiaque et l’intensité de l’effort en Watts
pour chaque sujet.
Fig. 1 : Intensité de l'effort en Watts
selon la fréquence cardiaque de Tommy
Grenon
Fig. 2 : Intensité de l'effort en Watts
selon la fréquence cardiaque de Melaine
Niget
Étape 2 : Standardisation
Normaliser, durant les deux premières semaines du projet, la fréquence cardiaque et
le temps de réalisation d’un exercice de chaque cobaye durant un effort standardisé
(sans équipement).
Fig. 3 : Fréquence cardiaque selon le
temps au 100 m de Tommy Grenon
Fig. 4 : Fréquence cardiaque selon le
temps au 100 m de Melaine Niget
y = 3,6473x - 313,83
R² = 0,9605
0
50
100
150
200
250
300
350
100 110 120 130 140 150 160 170
Effort effectué (Watts)
Fréquence cardiaque (bpms)
Moyenne des tests de vélo stationnaire en continue et par intervals, en Watts en
fonction de la fréquence cardiaque de Tommy Grenon
y = 3,0497x - 281,59
R² = 0,975
0
50
100
150
200
250
300
110 120 130 140 150 160 170 180
Effort effectué (Watts)
Fréquence cardiaque (Watts)
Moyenne des tests de vélo stationnaire en continue et par intervals, en Watts en
fonction de la fréquence cardiaque de Melaine Niget
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
020 40 60 80 100
Fréquence cardiaque (bpm)
Temps (sec)
Répartition des fréquences cardiaque de Tommy Grenon lors de la réalisation du 100m
de nage standard, selon le temps.
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
020 40 60 80 100
Fréquence cardiaque (bpm)
Temps (sec)
Répartition des fréquences cardiaque de Melaine Niget lors de la réalisation du 100m de nage standard,
selon le temps.

Tab. 1 : Marge d'erreur des fréquences
cardiaques au 100m de Tommy Grenon
Tab.2 Marge d'erreur des fréquences
cardiaques au 100m de Melaine Niget
Étape 3 : Expérimentation des outils de nage
Déterminer la fréquence cardiaque et le temps de réalisation d’un exercice de chaque
cobaye durant un effort standardisé (avec chaque équipement).
Fig. 5 : Fréquences cardiaques au
100m de Tommy Grenon en fonction
des outils de nage
Fig. 6 : Fréquences cardiaques au
100m de Tommy Grenon en fonction
des outils de nage
Fig.7 :Intensité de l'effort au 100 m
selon l'outil de nage pour Tommy
Grenon
Fig.8 :Intensité de l'effort au 100 m
selon l'outil de nage pour Melaine Niget
Discussion
Étape 1 : Plusieurs étapes de conversion ont été nécessaires pour obtenir le
graphique final donnant la dépense énergétique (en Watts) en fonction de la fréquence
cardiaque (fig. 1 et fig. 2). L’ensemble du processus, caractérisé par plusieurs
graphiques et tableaux, seront inséré en Annexe 2, permettant ainsi une meilleure
compréhension du cheminement méthodologique.
En ce qui concerne le graphique finale de la conversion, il est possible de
constater que les droites de régression linéaires obtenues suite à l’analyse des nuages
de points possèdent toutes les deux, dans le cas de Tommy Grenon et Melaine Niget,
des coefficients de corrélation très élevés (fig. 1, fig. 2). Pour Tommy Grenon, ce
coefficient est de 96,0% et pour Melaine Niget il est de 97,5%. Ce qui est hautement
indicatif, en sachant que ces pourcentages dépassent le seuil de probabilité de 19/20.
Student 2,201 Student 2,201
Ecartype 2,633 Ecartype 2,193
Echantillon 12,00 Echantillon 12,00
Moyenne 95,75 Moyenne 158,6
ME 1,673 ME 1,393
t 0 t 103,8
Avant
Apres
Student 2,201 Student 2,201
Ecartype 5,436 Ecartype 4,515
Echantillon 12,00 Echantillon 12,00
Moyenne 98,50 Moyenne 158,3
ME 3,454 ME 2,869
t 0 t 100,0
Avant
Apres
90
100
110
120
130
140
150
160
170
020 40 60 80 100 120
Fréquence cardiaque (bpm)
Temps (sec)
Répartition des fréquences cardiaque de Tommy Grenon lors de la
réalisation du 100m de nage avec différents outils de nage, selon le temps
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
020 40 60 80 100 120
Fréquence cardiaque (bpm)
Temps (sec)
Répartition du total des fréquences cardiaque de Melaine Niget lors de la
réalisation du 100m de nage avec différents outils de nage, selon le temps.
225,5144875
254,6928875 264,5709917 267,91435 276,120775 284,3272
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
Dépense énergétique (Watts)
Outils
Répartition de l'effort en watts au 100m de nage de Tommy Grenon selon les différents
outils de nage
Palmes Tuba Frontal Standard Nageoire Paddles Maillot large
130,5007125
155,279525
164,428625 172,052875
201,025025
229,23475
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
Dépense énergétique (Watts)
Outils
Répartition de l'effort en watts au 100m de nage de Melaine Niget selon les différents
outils de nage
Palmes Tuba Frontal Paddles Nageoire Standard Maillot large