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L3 UE47E.2 – 2008-2009
ufrstaps
TOULOUSE
Amarantini David
david.amaran[email protected]
Pôle Sport – 3ème étage – Bureau 302
ufrstaps
TOULOUSE
Energie, Travail et Puissance
Dépense énergétique
Rendement
L3 UE47E.2 – 2008-2009
•Préambule : écrit 2 Agrégation d’EPS 2009
En quoi et comment les connaissances scientifiques
permettent-elles de concevoir, d'organiser, d'optimi-
ser le transfert des apprentissages et des capacités
énergétiques lors de l'acquisition des habiletés
motrices en EPS?

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La contraction musculaire est un phénomène mécanique qui
résulte d’un processus de transformation d’une énergie
électrique, en énergie chimique puis en énergie mécanique :
• Production de mouvement :
–Locomotion / Préhension / Manipulation
–Réaction rapide aux évènements (muscles squelettiques)
–Circulation de « substances » (muscle cardiaque et muscles lisses).
• Maintien de la posture :
–Gestion de l’équilibre dynamique (muscles squelettiques)
• Stabilisation des articulations :
–Collaboration muscles squelettiques + ligaments + tendons
• Dégagement de chaleur:
–Régulation de la température corporelle interne
–Conditions pour que les réactions biochimiques s’effectuent
Activité électrique
(Création et propagation d’un potentiel d’action)
Activité chimique
(Transfert d’ions : Ca++, K+, Na+, Cl-)
Eie chimique
Activité mécanique
(mouvement des ponts actine-myosine)
Eie mécanique
Eie électrique
Fibres motrices (motoneurones) :
Véhiculent l’information, sous forme de
potentiel d’action électrique, depuis le
système nerveux jusqu’au(x) muscle(s). Fibres musculaires
Plaque motrice :
Jonction fibre motrice / fibre
musculaire
L’arrivée d’un PA nerveux au niveau de la plaque motrice va
entraîner la création d’un PA musculaire (pb. de seuil) …

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… qui va entraîner le couplage excitation-contraction :
Mvt. de base des têtes de
myosine (filament épais)
par rapport aux filaments
d’actine (filament fin)
La multiplication de ces
mouvements explique la
contraction musculaire.
Quelle relation existe-t-il entre :
?
L’énergie chimique qui est fournie par les réactions du métabolisme
énergétique (3 filières) …
-Anaérobie : dégradation de la créatine phosphate sans oxygène ;
-Anaérobie lactique : dégradation du glucose sans oxygène, avec
production d’acide lactique ;
-Aérobie : dégradation des glucides, des lipides ou des protéines
en utilisant l’oxygène.
… et l’énergie mécanique qui correspond à la capacité de l’individu
à effectuer un travail mécanique (ce que « produit » l’individu).
•
•Unit Unité é: :Joule (J)
• En biomécanique, le travail quantifie l’activité développée par le
système musculaire pour déplacer les segments corporels et/ou une
autre charge quelconque.
• En biomécanique, l’énergie est le résultat du travail
Exemple :
- Le travail mécanique fait pour déplacer une charge d’une certaine hauteur donne de
l’énergie à la charge.
•L’énergie mécanique possède différentes formes :
-Énergie potentielle
-Énergiecinétique

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Notion de rendement :
Définition générale :
Le rendement dans une transformation d’énergie est le rapport
(x100) de l’énergie récupérée sous forme utile à l’énergie
dépensée.
Rendement mécanique :
Remarque :
De nombreux facteurs peuvent influencer le rendement (mode de
locomotion, nature du terrain, niveau d’expertise, pathologies …)
Travail mécanique fourni
RM Energie métabolique dépensée =
Notion de rendement :
Définitions complémentaires :
Rendement brut :
Rendement net :
Rendement apparent
Travail produit
Rbrut Energie dépensée =
Travail produit
Rnet Energie dépensée Energie de repos =
−
Travail produit
Rapp Energie dépensée Energie vide =
−
Problème(s) :
Pour calculer le rendement, il faut être capable de quantifier :
-Le travail produit (généralement noté W en Joules (J))
-L’énergie métabolique dépensée
-L’énergie métabolique de repos

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Exemple : déplacement d’une charge
Pour des mouvements linéaires, le travail d’une force est égal au
produit de cette force par le déplacement dans le sens de la force :
W = F · d
F est l’intensité de la force (N)
d est la valeur du déplacement créé selon la direction et le sens de la
force (m).
Détermination du travail mécanique : biomécanique
Pour des mouvements angulaires, le travail d’un moment de force
est égal au produit de ce moment par le déplacement angulaire :
W = M · θ
M est l’intensité du moment de force (Nm)
θest la valeur du déplacement angulaire (Rad).
Rappel :
θ
F
M
Od
θ
θθ
FF
MM
OO ddd
θθ
Détermination du travail mécanique : biomécanique
FOMFM
o
→→ ∧=
)(
/
FOMFM
o
→→ ∧=
)(
/
Mesure du travail et de la puissance sur Ergocycle
Détermination du travail mécanique : tests de terrain