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L3 UE38
« BIOMÉCANIQUE DE LA
PERFORMANCE SPORTIVE »
ufrstaps
TOULOUSE
Amarantini David
F2SMH, [email protected], Pôle Sport - Bureau 301
ufrstaps
TOULOUSE
Puissance, Travail et Energie
Dépense énergétique
Rendement
L3 UE38
La contraction musculaire est un phénomène mécanique qui
résulte dun processus de transformation dune 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
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Activité électrique
(Création et propagation dun potentiel daction)
Activité chimique
(Transfert dions : Ca++, K+, Na+, Cl-)
Eie chimique
Activité mécanique
(mouvement des ponts actine-myosine)
Eie mécanique
Eie électrique
Fibres motrices (motoneurones) :
Véhiculent linformation, sous forme de
potentiel daction électrique, depuis le
système nerveux jusquau(x) muscle(s). Fibres musculaires
Plaque motrice :
Jonction fibre motrice / fibre
musculaire
Larrivée dun PA nerveux au niveau de la plaque motrice va
entraîner la création dun PA musculaire (pb. de seuil)
… qui va entraîner le couplage excitation-contraction :
Mvt. de base des têtes de
myosine(filament épais)
par rapport aux filaments
dactine (filament fin)
La multiplication de ces
mouvements explique la
contraction musculaire.
3
Lhomme au repos, et encore plus lorsquil est à lexercice,
dépense une certaine quantité dénergie chimique pour fournir une
certaine quantité dénergie mécanique.
Lénergie chimique est transformée en énergie mécanique par la
contraction musculaire.
Lénergie chimique est elle-même fournie par les réactions
chimiques du métabolisme énergétique (dégradation de substrats)
mais n est pas directement utilisable pour la contraction
musculaire qui utilise l’ATP.
Lénergie chimique sert à re-synthétiser lATP par les différentes
filières énergétiques.
Ainsi :
Eie chimique
(dégradation des substrats)
Activité mécanique
(mouvement des ponts actine-myosine)
Eie mécanique
Eie ATP
(dégradation de lATP : ATP
ADP + Pi + EATP)
MOUVEMENT
Re-synthèse
de lATP
(ECHIM + ADP + Pi
ATP)
Quelle relation existe-t-il entre :
?
Lénergie chimiquequi 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
augmentation de la production de lactate ;
-Aérobie : dégradation des glucides, des lipides ou des protéines
en utilisant loxygène.
… et lénergie mécanique qui correspond à la capacité de lindividu à
effectuer un travail mécanique (ce que « produit » lindividu).
4
Notion de rendement :
Définition générale :
Le rendement dans une transformation dénergie est le rapport
(x100) de lénergie récupérée sous forme utile à lénergie
dépensée.
Rendement mécanique :
Remarque :
De nombreux facteurs peuvent influencer le rendement
(cocontraction, mode de locomotion, nature du terrain, niveau
dexpertise, pathologies …)
Exemple de facteur qui diminue le rendement : la co-contraction
biceps
M
triceps
M
biceps
M
biceps
M
triceps
M
triceps
M
Cest un phénomène de contraction
simultanée des muscles agoniste(s) et
antagoniste(s), nécessaire(stabilisation de
larticulation, et homogénéité des pressions
internes) mais entraînant un supplément de
dépense énergétique (E) :
Si E augmente pour un même travail
produit, alors le rendement diminue.
Ce phénomène est réduit, voir optimisé (ex.
escalade) sous leffet de lentraînement.
Notion de rendement :
Définitions complémentaires :
Rendement brut :
Rendement net :
Rendement apparent
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Problème(s):
Pour calculer le rendement, il faut être capable de quantifier :
- Le travail produit (généralement noté W en Joules (J))
- Lénergie métabolique dépensée
- Lénergie métabolique de repos
Exemple : déplacement dune charge
Pour des mouvements linéaires, le travail dune force est égal au
produit de cette force par le déplacement dans le sens de la force :
W = F · d
F est lintensité de la force
d est la valeur du déplacement créé selon la direction et le sens de la
force.
Détermination du travail mécanique : biomécanique
Pour des mouvements angulaires, le travail dun moment de force
est égal au produit de ce moment par le déplacement angulaire :
W = M · θ
M est lintensité du moment de force
θest la valeur du déplacement angulaire.
Rappel :
θ
F
M
O
d
θ
θθ
FF
MM
OO
ddd
θθ
FOMFM
o
=
)(
/
FOMFM
o
=
)(
/
Détermination du travail mécanique : biomécanique
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