Tpe - Football Science

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1°S6
Tpe
Quels sont les différents facteurs qui permettent l’excellence d’un quarterback dans le football US ?
DESIAGE Enzo, HYENNE Eliot, VERDEYME Arthur.
Année 2014-2015
Sommaire :

Introduction…………………………………………….........2

Biomécanique………………………………………........3-12
o
Généralité sur le muscle
Mécanisme de la force

Nutrition…………………………………………….......12-18
o
o
De quoi ont-ils besoin ?
Combien doivent-ils consommer et où les trouver ?
Quand doivent-ils en consommer ?

Technique……………………………………….........19-25
o
o
o
Le lancer
Les déplacements
Le plaquage

Conclusion……………………………………….........25
o
o
Introduction
Le sujet de notre TPE a été choisi par un goût commun du sport parmi les membres de notre groupe.
Par souci d'originalité, nous avons choisi un sport encore peu pratiqué en France et en Europe et
pourtant tout aussi connu : le football US.
Ce sport nous était alors quasiment inconnu, ce qui le rendait plus intéressant. Nous avons donc
commencé par visionner des matchs et vidéos de ce sport, appris les postes les plus important dans
une équipe, et essayé de comprendre les règles.
Dans notre étude des membres de l'équipe, le nom d'un joueur est souvent revenu : le quarterback.
Nous nous sommes donc renseigné sur ce joueur qui semblait si important et avons vu, lors des
matchs, que c'était grâce à lui que le jeu se « débloquer » par son lancer d'une précision incroyable,
que les points étaient marqués. Bref, nous avons vite compris qu'il était le plus important et qu'il est
considéré comme étant le capitaine de son équipe.
Après avoir visité plusieurs sites internet de football américain et lu plusieurs articles sur le quarterback, nous avons découvert que celui-ci, en plus d'être le plus important, est confronté à des entraînements physiques intenses, à une nutrition suivi de près mais aussi, ce qui peut paraître surprenant,
à des cours pour sa « technique » comme le lancer par exemple.
Ainsi, nous avions trouvé notre plan qui se composait de trois parties : le physique, la nutrition et la
technique ; et notre problématique : Quels sont les différents facteurs qui permettent l’excellence
d’un quarterback dans le football US ?
Biomécanique
Le quarterback comme nous l’avons précisé plus haut est la personne qui lance la balle à un de ses
coéquipiers. Il lui est nécessaire d’avoir la même condition physique de base que son équipe, mais comme
chaque personne de cette dernière il doit se spécialiser dans un groupe musculaire particulier. Donc pour
effectuer ce jet le plus efficacement possible il faut qu’il ait une technique et alimentation irréprochable.
Mais il faut surtout avoir la force adéquate à cela, il lui est nécessaire d’avoir les muscles impliqués dans le
lancer de la balle le plus développer possible, pour ainsi la lancer plus loin. C’est donc cela que nous allons
étudier.
1. Généralité sur le muscle
1.1. La structure du muscle
Pour faire simple lorsque un muscle se contracte il a besoin de fibres musculaire et de motoneurone ( =
neurone contrôlant des fibres musculaires )
1.1.1. L’unité motrice
Définition : Il s’agit d’un ensemble fonctionnel constitué par un motoneurone et le groupe de fibres
musculaires qu’il innerve.
Pour repère voici le nombre de fibres par unités motrice
(U.M) :
• œil : 13
• soléaire : 1730
1.1.2. Les différents types de fibre musculaire
Groupe 1:
Fibres à secousses lentes (ST), ou rouge .On appelle cette fibre la fibre de l’endurance car son
temps de contraction est long, mais sa force développé est faible. Cet entraînement d’endurance augmente la
capillarisation, ce qui veut dire qu’il y a plus de capillaires dans le corps. Les capillaires sont les plus petits
vaisseaux sanguines qui sont responsable de capter l’oxygène du sang au muscles, plus il y a de capillaires,
plus facilement et efficacement le muscle sera irrigué. Ces fibres consomment des glucides, lipides et de
l’oxygène sanguin. Elles produisent de l’énergie avec la respiration dans les mitochondries. Il faut donc que
le quarterback entraîne ce type de fibres car elle augmente l’irrigation du muscle: facteur qui est important
puisqu’il lui permet de faire des échanges de nutriments et de gaz. Cependant la partie endurance est moins
important pour le quarterback car son effort est de 25 secondes environ mais il est répétitif, ce qui peut lui
apporter un plus.
Groupe 2:
Fibres à secousses élevés (FT), ou blanche. Ces fibres prennent leur énergie des réserves
énergétiques du muscle (glycogène). Mais elles utilisent la fermentation lactique pour produire de l’énergie,
ce qui cause des courbatures si on ne étire pas le muscle. On appelle cette fibre rapide car sa force développé
est supérieur au groupe 1, mais son temps de contraction est plus faible que celle du groupe1 car ces fibres
interviennent en complément des fibres du groupe 1.
Le groupe deux est constitué de deux sous groupes.
Il y a premièrement, des fibres qui fonctionnent différemment en fonction de l'entraînement que l’on suit:
force ou endurance. Ces fibres se contractent lorsque “la charge dépasse les capacités du groupe 1, à savoir
35% de la FCVM (force concentrique volontaire maximale)” 1. Les fibres IIa.
Ensuite, il y a le groupe de fibres qui se contractent lorsque l’effort dépasse 60% de la FCVM, mais celles ci
ne se contractent que pendant des efforts de moins de deux minutes. Les fibres IIx chez l’homme (IIb chez
les animaux).
Donc pour augmenter la force il faut mobiliser toutes les fibres, donc mettre des charges plus lourdes.
Plus la secousse musculaire est grande, plus la force développé l’est aussi, c’est pour cela que ces fibres sont
très important pour le quarterback.
fig 3. Récapitulatif des différents type de fibres
1.2.. Définitions des différents types de musculation
Tout d’abord, il faut que les muscles devienne plus fort pour être ainsi plus efficient, il faut faire de la
musculation . Cela signifie faire des exercices et des procédés ayant pour but d’améliorer la force musculaire.
Or il existe différent types de musculation pour développer cette fameuse force.
1.2.1. La musculation spécifique
Très important dans le football américain et dans les sports technique en général; elle consiste, à répéter un
mouvement spécifique avec le même rythme, intensité, vitesse , comme par exemple le lancer à la main du
ballon , avec des charges légères (donc en variant le poids du ballon) pour ne pas altérer le geste. Elle a pour
but de muscler des endroits spécifiques en même temps pour avoir une meilleur synchronisation dans le
mouvement.
1.2.2. La musculation multiformes orientée
Cette forme de musculation est assez similaire en la première, car ici aussi nous répétons un exercice
spécifique (le lancer du ballon). Mais à la place de mettre de charges légères nous allons ici appliquer de la
résistance pendant que le joueur effectue le geste: lester le bras, le buste ou encore faire effectuer le
mouvement au quarterback lorsque la balle est relié à un élastique. Il est nécessaire de réaliser le mouvement
avec une amplitude et vitesse maximale pour muscler efficacement tous les groupes musculaires impliqué
dans le lancée de la balle.
1.2.3. La musculation générale
Cette forme de musculation qui diffère des deux autres et est sous-entendue quand on parle de musculation.
Elle a pour but de travailler certains muscles en isolation à travers des exercices fondamentaux comme le
squat, le soulevé de terre. Beaucoup plus efficace que ses conjointes car elle permet de développer un ou
plusieurs muscles plus intensivement, ce qui aura pour effet une meilleur progression. Cependant il ne faut
pas que la musculation générale soit trop entraînée au détriment de la musculation spécifique et multiformes
orienté ce qui pourrait avoir comme effet de diminuer la qualité motrice de l'athlète dans son mouvement.
La musculation générale est la plus utilisé pour obtenir de la force.
2. Mécanisme de la force
Pour le quarterback la force est essentielle car elle lui permet d’avoir le mouvement du lancé de la balle
brusque et puissant. Après de nombreuses années de recherche les scientifiques du sport ont admis que la
force dépend trois facteurs :
• Structuraux : composition du muscle
• Nerveux : ce qui concerne les unités motrices
• Étirement: sur les besoins de l'étirement
2.1. Structuraux
2.1.1. Hypertrophie
L’hypertrophie résulte de 2 facteurs :
• l’augmentation des myofibrilles, qui sont les unités contractiles d’un muscle, celle qui vont faire
contracter le muscle pour faire simple.
• l’augmentation de la vascularisation, un meilleur échange entre le sang et le muscle pour ainsi
transmettre des nutriments plus efficacement
Après des études poussés les scientifiques ont conclue sur le fait que le gain de masse musculaire était le plus
fort lorsque l’on faisait 10*10RM (RM= répétitions maximales) en musculation généralisé. Cela veut dire
qu’il charge donc sur sa barre ou machine un poids qu’il ne pourra soulevé que 10 fois de suite; et l’on
répète les 10RM dix fois.
2.1.2. Fibres II
Ce sont les fibres rapides et avec le plus de force comme nous l’avons précisé plus tôt.
Donc ce qui serait intéressant pour un quarterback se serait d’avoir le maximum de fibres II, plus
spécifiquement des fibres IIx. On a découvert que c’était possible de transformer des fibres Lentes en
Rapides. Pour cela on a plusieurs options :
• De passer du type I au IIa au IIx
• Ou faire un “jump fibres” afin de passe directement du type I au type IIx.
La deuxième solution est la plus prisé des quarterback, il faut créer des tensions dans le muscle, donc
travailler avec des charges lourdes supérieur à 80%(sous entendue de la FCVM). FCVM qui est d’après
l’UNIL “force concentrique volontaire maximale = charge qui ne permet d’effectuer qu’une seule répétition”.
2.1.3. Sarcomères
Les sarcomères sont l’unité de base des myofibrilles dans les muscles striés. Les muscles striés sont les
muscles que l’on contracte quand on le souhaite et les myofibrilles les unités contractiles du muscle.
Donc il y deux sortes d’organisation 2 types de sarcomères, en série ou en parallèle.
Il a été prouvé que les sarcomères en séries sont plus efficace pour la force. Pour les développés en série il
faut donc travaillé son muscle en amplitude et excentrique, je m’explique. Travailler le muscle en
excentrique se fait généralement au retour de chaque mouvement, il ne faut jamais faire travaillé le muscle
seulement en excentrique, c’est pourquoi généralement on fait des concentrique et de l'excentrique ensemble.
Faire travailler le muscle en amplitude veut dire que pendant le mouvement on fait une contraction complète
suivi d’un relâchement complet, cela permet au muscle de bien fonctionner et de faire travailler la souplesse.
Ci-dessous nous pouvons voir 2 types de contraction:
• Concentrique: les fibres se contractent tout en se raccourcissant.
• Excentrique: les fibres se contractent tout en se rallongeant.
Mais il y aussi un autre type de contraction ou les fibres exerce une tension sans qu’il y ait un changement de
longueur : la contraction isométrique.
.
2.2 Nerveux
2.2.1 Recrutement
Le recrutement des fibres peut être appelé la mobilisation de fibres. Lors d’un effort maximal l’athlète
mobilise toute ses fibres, comme le montre le graphique ci dessous. Mais s’il s’agit d’un mouvement de
lancer, alors les fibres II sont recrutées directement.
Le quarterback doit être “capables de recruter l’ensemble de leurs unités motrices (recrutement spatial) et de
les tétaniser (recrutement temporel)”.
Recrutement spatial: le capitaine doit être capable de mobiliser un grand nombre de fibres musculaire. Au
début de son entraînement il cherche à augmenter sa capacité à recruter des fibres (il ne mobilise que 30 à 50%
de ses UM), lorsque qu’il aura fait cela, il pourra commencer l'hypertrophie expliqué plus haut.
Recrutement temporel: Il doit pour augmenter sa force augmenter sa fréquence d’impulsion vers les unités
motrices. Plus le quarterback s'entraînera en force, plus la fréquence des impulsons va augmenter afin d’être
au niveau maximale de sa force en fonction de la fréquence des impulsions.
Ainsi faire travailler son muscle lentement et avec des charges lourdes est le meilleur moyen d’améliorer ces
facteurs, mais aussi de recruter tous les types de fibres en même temps.
2.2.2. Synchronisation
C’est facteur qui va faire que les UM vont se contracter ensemble, car si on veut une utilisation optimale de
notre muscle il faut que toutes les fibres se contractent en même temps. Par exemple quand une foule se met
à crier d’une même voix, on les entendra plus que si chaque manifestant criait seul, c’est le même effet qu’on
recherche avec les UM donc les fibres musculaires. Le fait de synchroniser vos muscles va faire que le
quarterback va augmenter sa force maximale (qui n’est pas très intéressant pour lui car à ce niveau de force
il ne contrôle plus son mouvement), ainsi que sa capacité à produire beaucoup de force dans un intervalle de
temps très court : exactement ce dont a besoin le quarterback lorsqu’il lance la balle.
Maintenant nous allons voir quels sont les types d‘exercices à faire pour synchroniser les UM :
• Il faut créer de la tension, donc une charge supérieure à 80% de la RM
• Des exercices pliométriques, c’est à dire une contraction excentrique suivi d’une contraction
concentrique. Les exercices sont généralement des bondissements et contre mouvements.
• Des exercices combinant charges lourdes et travails explosifs
2.2.3 Coordination
C’est quand le muscle est devenu fort dans un mouvement spécifique, mais n’est pas forcement plus fort en
général.
C’est ce que deviennent la plupart des quarterback avec le geste du lancer de balle à la main, mais pour cela
ils ont du entraîner leurs muscles d’une certain façon. C’est à dire faire plusieurs exercices ayant la même
mécanique que le mouvement qu’ils veulent étudier, des lancers ou des exercices avec résistance pour le
quarterback.
2.3.Étirement
Un quarterback qui fait des étirements régulièrement aura une force musculaire pus élevé que celui qui n’en
fait pas, à cause d’un facteur que je vous explique ci-dessous.
2.3.1. Réflexe myotatique
Nous pouvons voir sur ce graphique qu’un débutant anticipe la chute et son réflexe myotatique (RM) va
faire qu’il va contracter ses muscles (exercé son effort maximum) avant d’avoir touché le sol. Il ne décide
donc pas d’utiliser le RM. Contrairement à la personne entraînée qui va, elle, pouvoir décider d’actionner ce
réflexe quand elle le souhaite. Plus l’athlète sera entraîné, plus sa contraction maximale volontaire sera
utilisée au bon moment, quand il n’aura plus le réflexe myotatique. Pour cela il faut qu’il du travail en
pliométrie dans une position inhabituelle afin d’obtenir un étirement et de meilleurs résultats.
LA NUTRITION:
1. Les besoins du quarterback
1.1. Les protéines
1.1.1. Définition d’une protéine:
Les protéines sont les molécules les plus complexes et les plus variées des êtres vivants.
Ce sont des macromolécules constituées de chaînes d’acides aminés (20 Acides Amines différents) reliées
entre eux par des liaisons peptidiques, 8 acides aminés essentiels se distinguent des autres car ils ne peuvent
pas être synthétisés par l’organisme et doivent donc impérativement être apportés par l’alimentation (celle
qui nous intéressent). Les protéines ont une structure particulière qui leurs apporte donc une multitude de
fonctions très importante.



Lorsqu’il y a < 10 acides aminés on parle alors d’oligopeptide.
Lorsqu’il y a entre 10 et 100 acides aminés on parle alors de péptide.
Lorsqu’il y a > 100 acides aminés on parle de protéines.
La protéine est une combinaison de 100 acides aminés codés par les 20 acides aminés différents, ce qui
donne des milliers de combinaisons possibles offrant une forme et une fonction différente à chaque protéine.
On peut caractériser les protéines avec les paramètres suivants:
La forme des protéines:
 Protéines fibreuses (allongées) qui assurent les rôles structuraux et mécaniques.
 Globulaires (sphériques et solubles dans l’eau).
Leur composition:
 Holoprotéine: Composée seulement d’acides aminés
 Hétéroprotéine: Composées d’une partie protéique qu’on appelle apoprotéine (des acides aminés) et
un groupement prosthétique, elles peuvent être liées à des glucides (glycoprotéines) ou des lipides
(lipoprotéines) ce qui apporte des fonctions supplémentaires à la protéine.
1.1.2. Rôle des protéines:
Chaque type de protéines assure une mission spécifique. La kératine est le constituant du cheveu, l'insuline
régule le taux de sucre dans le sang, la mélanine agit sur la coloration de la peau, la myosine permet la contraction musculaire etc. Nous ce qui nous intéresse, concernant le sport, sont tout les rôles qui ce refaire a la
construction des muscles et au bon fonctionnement des muscles.
Tout d’abord, comment les protéines nonsynthétisées arrivent dans notre organisme pour
faire leur travail? C’est grâce à la digestion (voir
schéma ci-dessus). Les protéines alimentaires
sont digérées au niveau de l'estomac et de l'intestin grêle par des enzymes spécifiques : principalement la pepsine (estomac) et la trypsine (intestin). Au niveau de l’estomac, l’acidité du milieu
commence à dénaturer les protéines, elles perdent leurs structures complexes. La pepsine,
quant à elle, coupe les liaisons peptidiques entre
certains acides aminés de la chaîne, aboutissant à
des polypeptides (peptides de grande taille) et
quelques acides aminés libres. Les protéines perdent de plus en plus leurs acides aminés, puis les
acides aminés libres issus de la digestion sont
absorbés à travers la barrière intestinale et transportés par le sang jusqu'aux organes et tissus de
l'organisme. Les cellules ensuite utilisent les
acides aminés pour la synthèse des protéines de
l'organisme.
Rôle structurel :
C'est le rôle le plus connu. Les protéines sont les molécules de construction et de réparation des tissus du
corps humain. La fonction structurale regroupe tout ce qui concerne la composition des tissus, des fibres
musculaires, le renouvellement des cheveux, de la peau, des ongles et des organes etc.
Les muscles sont composées de faisceaux de fibres appelés fibres musculaires. Chaque fibre est une cellule
très longue qui contient elle-même de faisceau de myofibrilles qui sont constitués de longues protéines
l’actine et la myosine qui donne l’aspect striés au muscle long. En position détendu les petites têtes qui hérissent la myosine sont inclinées et une molécule peut énergétique est liées à chacune d’elle. La contraction est
déclenché par une modification de l’actine mise en position d’accueillir les têtes de myosine, leur rotation
provoque le glissement des molécules l’une par rapport à l’autre (les brins de l’actine coulissent autour des
brins de myosines, les fibres se raccourcissent, le muscle ce contracte, l’énergie chimique s’est transformée
en énergie mécanique. Le retour des têtes de myosine à la position initiale nécessite la consommation d’une
nouvelle molécule énergétique, c’est la décontraction.
Rôle énergétique :
En cas d'épuisement des glucides et des lipides, les protéines servent de source d'énergie. Elles permettent de
récupérer 4 kcals par gramme de protéines. Ce rôle reste faible, et en moyenne seulement 3% de l'énergie
utilisée par les muscles provient des protéines.
Néanmoins, certains acides aminés contenus dans les protéines sont très utiles a la contraction musculaire, et
le corps les utilise volontiers lors des séances de musculation. C'est notamment le cas des trois acides aminés
composant les BCAA : leucine, isoleucine et valine. Présents en forte quantité dans le muscle, ils sont préférentiellement utilisés au cours de l’effort en tant que substrat énergétique.
1.2. Les glucides
1.2.1. Définition des glucides:
Les glucides, molécules organiques composes de carbone d’hydrogène et d’oxygène, fournissent l'essentiel
de l'énergie dont nous avons besoin, ce sont les sucres et les féculents. Tous les glucides sont composes de
monosaccharides: le glucose, le fructose et le galactose. Il y a deux differentes categories de glucides:


Les glucides simples qui possèdent les monosaccharides et trois disaccharides (chacun composes des
deux monosaccharides): le saccharose (glucose+fructose), le maltose (glucose+glucose) et le lactose
(galactose+glucose).
Les glucides complexes sont composes d’une chaine d’au moins dix monosaccharides. Dans les glucides complexes il y a les polysaccharides amylacés tels que l’amidon, le glycogène et l’inuline,
mais aussi les polysaccharides non amylacés qui sont les fibres alimentaires.
1.2.1 Rôle des glucides:
Les glucides, en plus d’être énergétiques, participent au bon fonctionnement du foie, facilitent l’assimilation
des protéines, favorisent l’utilisation des lipides et contribuent à l’élimination intestinale. Les glucides sont la
source d’énergie des cellules. Comme les protéines, les glucides son digérés afin de se retrouver dans notre
sang. L’absorbtion des glucides se fait sous forme de monosaccharides, les polysaccharides doivent donc être
désassemblés avant d’être absorbe. Ceci ce passe dans l’intestin grêle ou, comme pour les protéines, des enzymes, tel la lactase et la sucrase, coupent et transforme les molécules en glucose assimilable, le plus simple
de tous les glucides, qui ce retrouvera ensuite dans le flux sanguin par le billet des enterocyte (les cellules de
la paroi interne de l’intestin grêle). A partir de la, le glucose est soit:
 Immédiatement utilise pour fournir de l’énergie: c’est la glycolyse. Il y a deux différents modes de
glycolyse, la plus fréquente est l’utilisation d’oxygène ou tout est brule: glycolyse aérobie mais il y a
aussi la glycolyse anaérobie ou les muscles utilisent le glucose pendant un effort physique long.
Quand les muscles utilisent cette énergie, il y a des déchets comme l’acide lactique qui est a l’origine
des crampes et courbatures.
 Le glucose est transforme en glycogène et stocke dans différentes parties du corps tel le foie et les
muscles. Ils seront consomme plus tard lorsque l’organisme sera en manque de glucose. Les sportifs
fabriquent du glycogène en mangeant une nourriture riche en glucose juste avant une compétition
pour que leurs muscles ne manquent pas d’énergie.
1.3. Les lipides
1.3.1. Définition des lipides:
Les lipides sont des molécules organiques hydrophobes insolubles dans l’eau mais solubles dans les solvants
organiques. Les lipides sont caractérise par la présence dans la molécule d’au moins un acide gras/chaine
grasse qui ne peuvent pas être synthétises par l’organisme et sont donc essentiel pour le corps humain.
1.3.2. Rôle des lipides:
Dans l'alimentation, ce sont les lipides qui apportent le plus de calories (9,3 kilocalories par gramme). Ils ont
donc un rôle énergétique important dans notre organisme. Les lipides doivent constituer en moyenne 30-40%
de notre apport énergétique de calories quotidiens. En ce qui concerne la digestion et l’absorption des lipides,
c’est presque la même chose que les protéines et les glucides. Des que l’aliment est dans la bouche, une enzyme lipase sublinguale commence déjà à couper certains types de lipides. Le brassage des graisses dans
l’estomac et l’action d’une autre enzyme appelé lipase gastrique, forment des particules de lipides de taille
réduite. L’action d’hydrolyse (séparation des molécules de graisses) est continue grâce aux enzymes pancréatiques et les sels biliaires. Tout ceci passe ensuite dans l’intestin grêle ou les lipides, contenus dans des
vésicules pour le transport dans des milieux aqueux, seront absorbe par l’enterocyte puis dans le flux sanguin. Arrive dans le corps, les lipides sont stockes dans les adipocyte, poches de tissus adipeux rempli de
lipides. 15% de notre poids sont lipides, soit 80 000 a 90 000 calories disponibles, que notre corps peux utiliser à volonté.
1.4. L’eau
1.4.1. Définition de l’eau
Elle a une forme liquide composée sous sa forme pure de molécules qui associe deux atomes
d’hydrogène et un atome d’oxygène sous la forme H2O.
1.4.2. Rôle de l’eau:
L’eau est le plus important dans notre organisme. Le corps humain
est composé de plus de 70% d’eau, et pour une bonne raison. L’eau
arrive dans notre organisme comme tout les autres nutriments, passants par l’estomac puis l’intestin grêle ou il est absorbe et ensuite
utilise dans notre corps. Nous pouvons cependant retrouver plusieurs
fonctions que l’eau apporte à l’organisme tel que le transport: elle
transporte les nutriments, les globules et certaines cellules à travers
tout l’organisme. L’eau est aussi le liquide principale que toutes les
réactions chimiques et cellulaire de notre corps ont besoin en apportant les atomes d’Hydrogène, et permet donc de réguler la température corporelle par le biais de la transpiration: un des phénomènes le
plus important concernant l’effort physique. L’eau joue aussi un rôle
majeur dans la protection du corps en transportant et soutenant les
globules blancs et les anticorps. Elle permet aussi de fabriquer les
ions nécessaires pour le système nerveux que notre cerveau (composé
de 80% d’eau) a besoin. Finalement, l’eau a une fonction de nettoyage du corps: elle facilite le travail des reins et l’évacuation urinaire des déchets du métabolisme mais aussi participe à la fabrication
des nutriments, des globules, des cellules etc. elle irrigue la peau, lubrifie les ligaments. Par conséquent, nous pouvons conclure que l’eau
est donc indispensable.
1.5. Les minéraux:
1.5.1. Définition des minéraux:
Il se trouve dans l’alimentation des différents types de minéraux, non synthétisable par notre corps, indispensable au bon fonctionnement de l’organisme. Nous pouvons notamment retrouver le calcium, le potassium,
les sodiums et les électrolytes que les sportifs on besoins pour les bons fonctionnements de leurs muscles et
offrant de multiples rôles.
1.5.2. Rôle des minéraux:
Le potassium:
Système cardiaque: le potassium peut également agir sur le cœur en le protégeant. En effet, il est capable de
baisser la tension artérielle, contribuant ainsi à prévenir les maladies cardiovasculaires et autres accidents
vasculaires cérébraux.
Le calcium:
Muscles: la contraction des muscles est un phénomène compliqué mais qui nécessite une quantité non négligeable de calcium. Il permet d’atténuer les crampes au niveau des jambes lors d’une grossesse. Le cœur étant
un muscle, il contrôle également le rythme cardiaque.
Le calcium joue aussi un rôle capital pour la bonne formation et renforcement des muscles.
La sueur est composée d’eau et d’éléments chimiques appelés les électrolytes. Il est donc très important de
remplacer ces électrolytes par des nouveaux et donc de boire en grande quantites pendant les entrainements.
2. Combien doivent-ils consommer de calories ? Où les trouver ? Quand les
manger ?
Tous les aliments possèdent les nutriments nécessaires tel que les protéines, les lipides, les glucides etc. Mais
certains de ces aliments en possèdent plus que d’autre. Les quarterback sont soumis à des régimes stricts
pour atteindre leur masse précise de ~97.5Kg (214lbs). Chaque jours ils doivent consommer ~4900cal (50
calories/2.2lbs de masse de corps), presque 2 fois l’apport calorique journalier d’un homme normal.
2.1. Les protéines
Premièrement, ~15% de l’apport calorique total est consacré
aux protéines. Les nourritures les plus riches en protéines sont
les viandes et les poissons, notamment le bœuf et le ton, mais
aussi certains produit laitiers tel que le fromage (le parmesan)
et le lait. Les quarterback doivent donc consommer près de
735 calories dédiées aux protéines, soit ~300g de cote de
bœuf.
2.2. Les glucides:
Ensuite, ~50% de l’apport calorique total est consacré aux glucides. Les
glucides ce trouvent généralement dans les céréales: les pattes, le riz, le
pain etc. Les pommes de terres et le mais, mais aussi dans les aliments
contenant du sucre en grande quantités, tel que les fruits, les jus de fruits et
les pâtisseries. Les quarterback doivent donc dédier 2450 calories aux glucides, pour mettre en proportion, c’est l’équivalent de 2.250Kg de pates ou
de riz cuit ou 850g de pain, soit 4 baguettes entières.
2.3. Les lipides:
Enfin, ~35% de l’apport calorique total est consacré aux lipides. On
peut retrouver les lipides dans les produits gras ou cuits dans de la
matière grasse tel que la charcuterie, la viande, le poisson, les huiles,
les fromages et les pâtisseries. Les quarterback doivent donc consacrer 1715 calories pour les lipides soit ~430g de conte ou une omelette de 1Kg.
2.4. La proportion des plats et quand les manger:
Les quarterbacks doivent manger le plus le matin au petit déjeuner.
Le petit déjeuner est le repas le plus important de la journée, il permet d’assurer que les joueurs sont à leur performance maximale pendant la journée. Cependant, au petit déjeuner il faut manger une
grande quantité à la fois de protéines, de glucides et de lipides. Une
omelette avec plusieurs tartines de pain beurrées ainsi que quelques
fruits ou smoothie de fruits et un grand verre de lait est parfait pour le matin. Le petit déjeuner doit être mangé 2 à 3 heures avant la séance de gym et entrainement du matin pour pouvoir avoir digère les aliments (souvent autour de 6-7h).
1 a 2 litres d’eau doit être bu entre le petit déjeuner et les entrainements du matin, pour hydrater les muscles
et éviter la déshydratation et crampes. Il faut aussi qu’ils consomment un surplus de glucides 45min avant
l’entrainement de 2 heures tel que 2-3 tartines de pain et un fruit.
Pendant l’entrainement de 2 heure et la séance de gym juste avant, les joueurs doivent boire a un rythme
constant de l’eau ou des boissons énergisantes pendant tout le cours de des efforts physiques même s’il n’ont
pas soif.
Le déjeuner est souvent avant les matches ou l’entrainement de 2 heures de l’après midi, il faut donc que les
quarterbacks mangent des produits qui ne pèseront pas dans leur estomac pendant le match. Par conséquent,
ils mangent un repas riche en glucide ainsi qu’une petite portion de protéines. Ceci peut inclure par exemple
du poulet rôtis avec des patates, des pates ainsi que de la sauce et des légumes (aliments riches en fibres, vitamines et minéraux) telle que les brocolis. Comme pour le matin, il faut laisser 2 à 3 heures avant
l’entrainement de l’après-midi pour la digestion et boire 1 à 2 litres d’eau pour se réhydrater avant
l’entrainement.
45min après l’entrainement les quarterbacks doivent manger une petite portion de glucides comme le matin
avant l’entrainement. Ceci consiste par exemple en fromage, fruits, pains et yaourts.
Le diner est consacre pour reprendre les efforts perdu pendant les matches/entrainement de l’après midi.
Comme le petit déjeuner, le diner est rempli surtout de protéines et de légumes mais moins de glucides. Un
diner exemplaire serai une salade accompagne d’une dinde grille, des asperges, des carottes et des patates
douces.
On pourrait ce demander pourquoi les quarterback ne sont pas gros alors qu’ils mangent presque 2 fois plus
que nous. C’est parce que l’énergie contenu dans les aliments qu’ils mangent sont tout de suite utilise dans le
corps de différentes façons lors des activités sportives régulières. Si les quarterbacks ne mangeaient pas cette
quantité de nourriture, ils s’épuiseraient très rapidement lors des entrainements. Si ils mangeaient la même
quantité de nourriture, mais ne faisaient pas d’effort physique, c’est alors la que les joueurs peuvent prendre
du poids.
Pour conclure, les quarterbacks sont soumis à des régimes stricts, créé spécialement pour satisfaire la demande en énergie du corps. Par conséquent, chaque plat de leur journée doit être minutieusement calculé afin
d’apporter le niveau précis de protéines, glucides, lipides, liquides et minéraux que les quarterbacks utilisent
pendant les séances d’effort physique.
La technique
Le football, contrairement à ce que l’n pourrait penser, n’est pas un sport de brute. C’en est même un sport
très technique qui nécessite, comme on l’as vu, des scientifiques pour la préparation du physique, notamment
pour le quarterback, mais aussi de véritables scientifiques explorant l’aspect technique, mathématique et
physique de ce sport. Chez le quarterback, ces aspects sont très importants car un quarterback sans technique
fera perdre son équipe. Il s’agit tout d’abord pour lui de maîtriser le lancer, savoir calculer ses déplacements
et connaître le plaquage.
1. Le lancer
1.1. Le coup de pied :
Quand on lance un ballon de football américain à travers un terrain, on utilise de la physique. Lorsque l’on
donne un coup de pied dans la balle, le joueur ajuste sa force ainsi que l'angle de son pied. Pourquoi ? Parce
que ces facteurs permettent de faire face au vent et donc à la résistance de l’air, au poids de la balle et à la
distance à laquelle on doit lancer la balle. En effet plus loin la personne à laquelle on doit lancer la balle est,
plus fort il va falloir la lancer, et mieux ajuster son “angle d’attaque”. Ces ajustements sont naturels dans la
tête du quarterback mais cela reste de la physique pure.
Quand une balle est dans les airs, elle suit une trajectoire parabolique. Dans sa trajectoire verticale, la balle
est soumise à la force de gravité :
Attraction mutuelle s'exerçant entre deux corps de masse non nulle. La gravitation est une des quatre
interactions fondamentales de la physique.
L'expression de la force vaut :
* F : norme de la force de gravitation ;
* G : constante gravitationnelle ;
* m1 et m2 : masses des 2 corps considérés ;
* d : distance séparant les 2 corps.
Après que la balle ait atteint la hauteur maximum possible, soit le maximum de la parabole, la gravité la
refait chuter et accélérer jusqu’à ce qu’elle vienne percuter le sol. C’est la trajectoire de n’importe quel objet
lancé : c’est le mouvement du projectile. Quand un quarterback donne un coup de pied dans la balle, il peut
contrôler trois facteurs :
• La vitesse de la balle après le coup : plus le lanceur utilise sa force, plus la balle aura une vitesse
importante.
• L’angle du coup : si l’angle du pied du lanceur est de 60°, la balle ira haut dans les airs ; alors que si
il choisit de mettre son pied à un angle de 30°, la balle ira moins haut mais beaucoup plus loin. (voir
schéma plus bas)
La balle avance dans deux directions, verticale et horizontale puisque un angle est défini dans un repère. Si la
balle est tapée avec un angle important alors sa vitesse verticale sera plus élevée que celle horizontale. Ainsi,
la balle ira haut, restera plus longtemps dans les airs mais parcourra une courte distance.
A l’inverse, si la balle est tapée avec un angle beaucoup moins important, alors sa vitesse horizontale sera
supérieure à la verticale. Ainsi, la balle n’ira pas très haut, ne restera pas très longtemps dans les airs
• La rotation de la balle :
Deux types de rotations sont possibles : une rotation dite en spirale et une rotation “end-over-end” c’est à
dire que la balle tourne et que chaque extrémité remplace l’autre en faisant un tour. Cela va affecter la
manière dont la balle va chuter puisqu’elle aura à faire face à la résistance de l’air. Une rotation en spirale
subira moins la résistance de l’air, restera plus en l’air et ira donc plus loin.
Également, la vitesse et l’angle d’attaque déterminent la durée que la balle va rester dans les airs, à quelle
hauteur et à quelle distance.
La parabole qu’est la trajectoire du ballon peut être décrite par ces deux équations :
• y =Vy t- 0.5gt2
• x =Vx t
• y est la hauteur de la balle à n’importe quel moment
• Vy est la vitesse verticale
• g est l’accélération de la gravité qui est de 9.8 m/s2
• x est la distance horizontale parcourue à n’importe quel moment (t)
• Vx est la vitesse horizontale
Il faut don bien séparé la vitesse horizontale de la verticale qui sont ici donné par les équations suivantes :
• Vx = V cos(theta)
• Vy= V sin(theta)
Par d’autres équations, on peut aussi déterminer aussi à quel temps la balle sera au plus haut, ou encore le
temps total. Cependant, cela ne rentrait pas dans le sujet
1.2. Forme de la balle :
Pour mieux comprendre l’importance de la forme de la balle, il faut d’abord expliquer ce qu’est la traînée :
En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou
un gaz. C’est à dire que lorsque l’on projette la balle, on
émet une force, et une autre force est exercée mais de
sens opposé et parallèle sur la balle. C’est la traînée,
dans le cas du football américain, c’est la résistance de
l’air.
La traînée est définie par l’équation suivante :
La traînée est donc proportionnelle à la valeur au carré de la vitesse, à la surface exposée au vent, à la
masse volumique du fluide traversé, à un coefficient de profil de l'obstacle.
Lorsqu'on veut profiler un corps, il faut travailler sa face-avant de manière à adoucir la pénétration dans l'air,
et sa face arrière de manière à "recoller" proprement les filets d'air, sans perte d'énergie par turbulence. Les
valeurs de coefficient de traînée, le fameux Cx, varient à peu près de la façon suivante :
C’est donc pour cela qu’une goutte d’eau s'abattant sur la terre prend la forme idéale, pour adoucir sa
pénétration dans l’air.
On peut donc conclure que la forme de la balle de football américain possède une forme de sphéroïde et donc
un aérodynamisme favorable à sa pénétration dans l’air comme le montre le schéma plus bas.
Le lancer est donc important mais celui-ci dépend également des déplacements du quarterback.
2. Déplacement du quarterback
2.1. Notions mathématiques et vecteurs
Une des choses les plus importantes dans le football est lorsqu’un quarterback lance la balle exactement dans
les mains du receveur avec une vitesse et une précision spectaculaire. On appelle cela : “threading the
needle”, ce qui signifie passer un fil à travers le trou d’une aiguille, c’est à dire d’avoir de la précision. C’est
une véritable preuve de l’excellence technique dont fait preuve un quarterback puisque celui-ci doit lancer la
balle dans une “fenêtre”, à travers tous les adversaires, et par conséquent dans une trajectoire très étroite.
Ce lancer et les déplacements qu’il oblige sont un parfait exemple de l’usage des mathématiques dans le
football. En effet ces déplacements peuvent être représentés avec une bonne précision par la règle du
parallélogramme
Rappelons en la propriété : Soit A, B et C trois points. Soit M un point tel qu’ABMC soit un
parallélogramme. Alors :
Réciproquement, si M est un point tel que:
ABMC est un parallélogramme..
.
, les points A, B et C étant donnés, alors
Le quarterback se situe en A, l’endroit d’où il reçoit la balle.
Le vecteur AB correspond à l’endroit observé par le quarterback et aussi l’endroit d’où il a recu le ballon.
Le vecteur AC correspond, lui, au vecteur de vitesse du quarterback, partant de son point d’origine à
l’endroit d’où il va lancer, pour éviter les éventuels plaquages mais aussi pour repérer le futur receveur et
ainsi faire avancer le jeu.
Quelque chose de surprenant, et c’est pour cela qu’on utilise la règle du parallélogramme, c’est que si on
applique cette règle aux deux vecteurs engendrés par le quarterback, soit AB et AC, le vecteur que l’on
obtient (AM), soit la diagonale du parallélogramme, correspond, avec une précision presque tout le temps
exact, à l’endroit où se trouve le receveur.
L’idée est schématisée ci-dessous :
2.2. Changement de direction et accélération du quarterback
• L’accélération du quarterback est aussi un facteur d’excellence pour ce dernier. Lorsqu’il commence
à avancer pour envoyer la balle, sa vitesse initial est nul puis grimpe, en général au alentour de 5 m/s.
Le but de chaque joueur est de gagner en rapidité et donc en efficacité. Ainsi, l’accélération des
joueurs, et donc du quarterback doit être défini pour être amélioré et connu.
Elle est donnée par la realtion suivante :
• a = (vf-v0)/(tf-t0)
• vf est la vitesse finale
• vo est la vitesse initiale
• tf est le temps final
• to est le temps initial
• a=(6 m/s - 0 m/s)/(2 s - 0 s)
• a= 3 m/s2
Le changement de direction dans la course du quarterback se solde tous simplement par une accélération
négative. Elle résulte d’une accélération dans une direction différente, opposée.
3. Le plaquage :
3.1. Observation du quarterback envers le running-back
Pour devenir meilleur, un quarterback doit connaître son coéquipier principal qui est le running-back, car
c’est lui qui marque l’essai et fait gagner le match, grâce à la précision du quarterback. Ainsi, il doit prendre
en compte son élan qui influence directement sur les chances qu’a le running-back de se faire plaquer et donc
sur le jeu.
L’élan d’un running-back au moment de recevoir la balle est en moyenne de 960 kg.m/s. Pour qu'il soit
stoppé, le “tackler” doit exercer une impulsion dans la direction opposée. L’impulsion est le produit de la
force et du temps à partir duquel cette force est appliquée. De cette manière, si un tackler veut faire face au
running-back, il doit exercer une impulsion qui devra être égale à 960 kg.m/s
• F = impulsion/temps = (960 kg-m/s)/(0.5 s) = 1921 N
ou
•
p = masse*vitesse = (98 kg)(9.8 m/s) = 960 kg-m/s = 1921 N
Ainsi, si le tackler améliore son temps de contact, c’est à dire qu’il le réduit, il aura besoin de d’utiliser
moins de force.
Il y a cas de collisions à prendre en compte :
• Lorsque le running back a le même élan que le tackler :
Au moment du contact, les deux vont être stopper totalement.
• Lorsque le running back a un élan plus élevé que le tackler :
Le running-back va totalement repoussé le tackler avec un élan égal à la différence de la valeur de l’élan des
deux personnes. Le plaquage sera réduit à néant et n’aura que comme effet un léger déséquilibre envers le
running-back qui, après cela, accélérera plus.
• Lorsque le running back a moins d’élan que le tackler :
Il sera heurté et projeté avec un élan égale à la différence entre l’élan de ces deux joueurs.
3.2. Processus du tacle
Le quaterback est la clé du jeu, c’est grâce à sa précision que l’équipe gagne. Ainsi, lorsqu’il à la balle, il est
la cible des adversaires, il devient la personne à stopper, à arrêter.
Il existe deux principaux types de plaquages :
• Le plaquage bas ( ici low tackle)
• Le plaquage haut (ici high tackle)
Voici leurs illustrations :
La masse du quarter-back, comme tout humain, est situé à un point qu’on appelle centre de masse (sur les
images “center of mass”) ; chez les hommes au niveau du nombril, chez les femmes entre le nombril et les
hanches. Si une force est appliqué sur n’importe quel côté du centre de masse, l’objet, ici le joueur, subira
une rotation. Cette force de rotation est appelée le moment de torsion. La torsion est le fait de vriller une
pièce. C’est la force qui produit une rotation, qui tort. Pour être plus précis, la torsion est la sollicitation
subie par un corps soumis à l'action d'un couple de forces opposées. Cette même force peut être appliquée à
différentes distances du centre de masse et avec des effets différents. Par exemple, lors d’un plaquage bas, il
y a besoin d’exercer moins de force car on est plus loin du centre de masse, on déséquilibre plus le joueur, et
il effectue un mouvement de rotation. Également, si un “tackler” percute le quarterback pile sur son centre de
masse, le cas du plaquage haut, celui n’effectuera pas un mouvement de rotation mais sera littéralement
projeté dans la même direction que le celle du plaquage.
Conclusion du TPE :
Pour conclure, pour atteindre l'excellence, le quarterback doit :

Entretenir son physique pour être le plus efficace par :
o
o

Faire attention à sa nutrition pour être en pleine forme en :
o
o
o

Une bonne connaissance du fonctionnement de corps
Une grande force physique
Consommant en fonction de sa carrure
Maîtrisant la proportionnalité de ce que l’on a besoin et ce que l’on consomme
Faisant attention aux périodes pendant lesquelles on mange
Maitriser toutes ses techniques et comprendre l'aspect physique de son rôle en :
o
o
o
Apprenant les caractéristiques du lancer
Maîtrisant ses déplacements
Faisant face aux plaquages
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