Actes de l'Université d'été de Saint-Flour La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques à partir des thèmes de convergence 4. Acquisition de la vitesse de course au cours du départ C’est en agissant sur le sol grâce à ses chaussures munies de pointes sous la semelle que le sprinter pourra acquérir sa vitesse, en « griffant le sol » pour transmettre la force d’action créée par sa gesticulation... Rx (Newtons) Levée des mains 1500 Levée du pied arrière Variation de la force de 1000 réaction horizontale au cours du départ 500 Contact par pression du pied Levée du pied avant Signal du départ 0 0 1/10 3/10 5/10 Temps (secondes) Vx (m/s) 4 3 Variation de vitesse horizontale Vx au cours du départ. Variation de 2 vitesse horizontale du C. G. du corps 1 0 0 1/10 3/10 5/10 Temps (secondes) La variation de vitesse entre deux instants t et t +t, correspond à la valeur de l’aire emprisonnée entre la courbe de force Rx et l’axe du temps (aire bleue) pendant ce même intervalle de temps. Figure 20 : Filiation Force horizontale-vitesse lors du départ de course -1- Actes de l'Université d'été de Saint-Flour La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques à partir des thèmes de convergence La Vitesse du centre de gravité : On considère le centre de gravité comme un point d’équilibre des masses auquel on attribue toute la masse du corps (M) égale à la somme de toutes les masses segmentaires (mi) de sorte que : i 14 M v m vi , i i 1 Ainsi, i 14 = + + + ... + + M v m vi m1 v1 m 2 v 2 m3 v3 m13 v13 m14 v14 . i i 1 Pour le corps humain, on a coutume de distinguer 14 segments. Le terme i prend alors les valeurs de 1 à 14. 5. La vitesse pendant la course proprement dite : Lorsque l’athlète se trouve en situation de course sur la piste, il se propulse de la même manière et, en griffant le sol alternativement avec chaque pied, il continue de créer une force antéropostérieure qui va lui permettre d’augmenter ou simplement de conserver la vitesse de course de son centre de masse. On peut distinguer : Une phase dite d’amortissement. suivie d’une phase de propulsion. Bien entendu on ne parle ici aussi que des forces horizontales et non verticales qui s’opposent au poids du corps et permettent même de décoller lors de la phase de suspension. -2- Actes de l'Université d'été de Saint-Flour La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques à partir des thèmes de convergence amortissement Rx poussée (Newtons) 1500 Phase de poussée Phase de passage au dessus de l’appui 1000 500 Phase d’amortissement 1/100 Début de la phase de suspension 3/100 10/100 0 Temps (secondes) Vx (m/s) 10 Variation de vitesse horizontale Vx pendant la course. (au cours d’une foulée) 8 6 4 2 Figure 21 : Acquisition de la vitesse pendant la course au cours d’un appui 0 1/100 3/100 10/100 Temps (secondes) -2 -4 -3- Actes de l'Université d'été de Saint-Flour La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques à partir des thèmes de convergence La variation de vitesse, V, du centre de gravité du corps, peut être positive, négative ou nulle. Au bilan, l’aire positive est supérieure à l’aire négative et la variation V est donc positive. La vitesse augmente donc au cours de la foulée. Que se passe-t-il au cours de la phase aérienne comprise entre deux appuis successifs ? Lorsque le coureur se trouve en situation de suspension, il est seulement soumis à son propre poids, force dirigée vers le bas et qui n’a pas d’action sur le plan horizontal par conséquent la vitesse horizontale du coureur reste constante au cours de l’envol (aux frottements de l’air près). 6. Le franchissement de la ligne d’arrivée : De plus ils portent ainsi leurs épaules vers l’avant car c’est la partie du tronc qui va être prise en compte lors du franchissement de la ligne d’arrivée. Pour cela les coureurs vont pratiquer le « cassé » du buste qui va les entraîner plus rapidement vers l’avant… quelquefois d’ailleurs jusqu’à la chute. Cette technique pour finir la course est importante quand on sait que tout se joue au centième de seconde. III. 2ème partie : Initiation pour des scolaires de CM1 CM2, (Camp de l’Académie Nationale Olympique, Les 05-06-07 Juillet 2006) A. Les ateliers proposés: 1. Atelier 1 1 - Tracer deux couloirs de 30 m de long avec 4 plots 2 - Installer les 2 starting-blocks et le React-time 3 - Se munir de 2 chronomètres 4 - Recueillir 2 chronos et un temps de réaction sur une feuille papier 5 - Trois essais par enfant Officiel Chronométrage manuel Reactime Enfant 1 Enfant 2 Starter Saisie des données -4- Chronométrage manuel Actes de l'Université d'été de Saint-Flour La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques à partir des thèmes de convergence 2. Atelier 2 1 - Tracer un couloir de 30 m de long avec 4 plots 2 - Installer le starting-block, les cellules, l’optojump, le camescope et l’ordinateur 3 - Recueillir les données opto, les 2 temps électriques et un film sur K7 DV 4 - trois essais par enfant Opto-Jump Cellules à mi chemin Camescope 3. Atelier 3 1 - Tracer un couloir de 15 m de long avec 4 plots 2 - Installer le starting-block, la plate-forme de forces, le camescope et les 2 ordinateurs 3 - Recueillir les données plate-forme de forces, un film sur ordinateur 4 - deux essais par enfant Plate-forme de forces Saisie des données Camescope -5- Saisie des vidéos Actes de l'Université d'été de Saint-Flour La pluridisciplinarité dans les enseignements scientifiques à partir des thèmes de convergence B. Les outils de mesure du départ de course : -6-