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Cours généraux de la formation « Moniteur Sportif Entraineur » Thématique 3 : Facteurs déterminants de l’activité et de la performance Module 2 : Optimisation des facteurs biomécaniques de l’activité et de la performance sportive Session de formation 2015-2016 1. Biomécanique ? • • • concepts de la mécanique appliqués aux sciences du vivant mouvement du corps humain et son interaction avec le milieu forces à l’origine du mouvement 1. Intérêt de la biomécanique dans le sport ? Hommes de terrain Scientifiques Capacités techniques Performance Capacités physiques Matériel Prévention 1. Intérêt de la biomécanique dans le sport ? Quels paramètres travailler en priorité ? D = v02.sin2θ/g 1. Intérêt de la biomécanique dans le sport ? Quels outils utiliser ? 2. Position -> Vitesse -> Accélération Décrire les mouvements linéaires Passage de la jambe de retour Passage de la haie 2. Position -> Vitesse -> Accélération Décrire les mouvements linéaires 14 Vitesse (m/s) 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 Temps (s) 6 7 8 9 10 Vitesse 2. Position -> Vitesse -> Accélération Temps 2. Position -> Vitesse -> Accélération Décrire les mouvements linéaires 2. Position -> Vitesse -> Accélération Vitesse = (position 2 – position 1) / (temps 2 – temps 1) Mesure de la vitesse : • cellules photoélectriques • Optogait • Vidéos (attention aux paramètres de la caméra) http://www.sci-sport.com 2. Position -> Vitesse -> Accélération Vitesse = (position 2 – position 1) / (temps 2 – temps 1) 2. Rotation -> Vitesse angulaire -> Accélération angulaire Décrire les mouvements rotations 2. Rotation -> Vitesse angulaire -> Accélération angulaire Décrire les mouvements rotations Analyse 3D : Exemple cyclisme 3. Force / Energie / Puissance / Travail Force : action capable d’induire un mouvement Forces de contact : • force de pression • force de frottement (ex : sol – type de chaussure) • force élastique (ex : muscle) Forces à distance : • force gravitationnelle • force électromagnétique 3. Force / Energie / Puissance / Travail Force : action capable d’induire un mouvement Le vecteur : • point d’application • direction • une amplitude 3. Force / Energie / Puissance / Travail Force : action capable d’induire un mouvement Forces de contact : • 4 composantes • sommation possible 3. Force / Energie / Puissance / Travail Force : action capable d’induire un mouvement Mesure des forces • Plateforme de force •… 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : forces de poussée lors d’un saut (CMJ) Analyse 3D : Exemple CMJ 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : forces de poussée lors d’un saut (CMJ) 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : détecter des asymétries 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : rééducation après blessure • Marche normale • Marche dans l’eau • Marche en pesanteur réduite 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : détecter des asymétries Tests Tests cliniques (isocinétisme) Tests fonctionnels (drop jumps, hop tests, …) Rehabilitation (8 mois) Entrainement normal (2 mois) 3. Force / Energie / Puissance / Travail 25% 33% 2 1,5 Height (cm) 2,5 Drop jump (20cm) 20 67% 20% Test 1 Test 2 10 0 1 Triple crossover test 0,5 0 Test 1 Dominant leg Test 2 Non dominant leg La jambe blessée reste significativement plus faible Length (cm) Max moment ((N.m/kg) Quadricep strength isokinetic test at 60°/s 30% 28% Test 1 Test 2 400 200 0 Dominant leg Non dominant leg 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : optimiser la performance R = ½*ρ*S*C*V^2 3. Force / Energie / Puissance / Travail 3. Force / Energie / Puissance / Travail Impulsion : force x temps Comment obtient on l’impulsion sur une courbe de force ? 3. Force / Energie / Puissance / Travail Impulsion : force x temps 3. Force / Energie / Puissance / Travail Impulsion : force x temps 3. Force / Energie / Puissance / Travail Impulsion : force x temps 3. Force / Energie / Puissance / Travail Energie : capacité d’un corps à produire un travail (par exemple un mouvement) • énergie cinétique • énergie potentielle (gravitationnelle, élastique) Travail: variation de l’énergie au sein d’un corps 3. Force / Energie / Puissance / Travail Puissance : énergie par unité de temps Attention erreur dans le syllabus ! (figure 17 p37) 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : profil force-puissance/vitesse 3. Force / Energie / Puissance / Travail Puissance : énergie par unité de temps 3. Force / Energie / Puissance / Travail Exemple : profil force-puissance/vitesse https://www.canal-sport.fr/fr_FR/insep-entrainer-les-qualites-musculaires-force-puissance-vitesse-2014/insep-ei_14_05_19_vf_pierre_samozino-mp4 4. Les moments de force : prévention et performance Moment : force x distance à l’axe de rotation • capacité à effectuer une rotation -> ouvrir une porte / faire tomber quelqu’un 4. Les moments de force : prévention et performance Adaptations anatomiques 4. Les moments de force : prévention et performance Adaptations anatomiques 4. Les moments de force : prévention et performance Adaptations anatomiques 4. Les moments de force : prévention et performance Evaluation Exemple de résultats d’isocinétisme 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : renforcement musculaire 4. Les moments de force : prévention et performance Réaction Réaction Gravité 4. Les moments de force : prévention et performance Réaction Réaction Hanche Gravité 4. Les moments de force : prévention et performance Réaction Réaction Hanche Gravité 4. Les moments de force : prévention et performance Réaction Réaction Hanche Gravité 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : prévention 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : prévention 4. Les moments de force : prévention et performance 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : prévention 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : prévention Que se passe t’il ? 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : compréhension de lésions Attaque pointe 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : compréhension de lésions Attaque talon 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : compréhension de lésions Attaque talon Attaque pointe 4. Les moments de force : prévention et performance Exemple : compréhension de lésions Attaque talon Attaque pointe 5. Impacts Conservation de la quantité de mouvement Choc élastique : • pendule de Newton • billard 5. Impacts Conservation de la quantité de mouvement Choc mou : 5. Impacts Conservation de la quantité de mouvement 5. Impacts Conservation de la quantité de mouvement Sur quels paramètres peut on jouer lors d’un impact au rugby ? 5. Impacts Conservation de la quantité de mouvement Coefficient de restitution Type de balle Coefficient de restitution Ballon de basket 0.89 Ballon de football 0.76 Ballon de volley 0.74 Balle de tennis neuve 0.77 Balle de tennis usagée 0.71 Type de surface Coefficient de restitution Pelouse artificielle 0.76 Béton 0.74 Gazon 0.43 5. Impacts Exemple :golf Vitesse de la balle après l’impact : v = [M.V.(1+e)]/(M+m) • v : vitesse de la balle après impact • V : vitesse de la tête du club • M : masse de la tête du club (environ 200 g) • m : masse de la balle (environ 46 g) • e : coefficient de restitution (environ 0,8) 5. Impacts Exemple :golf Vitesse de la balle après l’impact : v = [M.V.(1+e)]/(M+m) • v : vitesse de la balle après impact • V : vitesse de la tête du club • M : masse de la tête du club (environ 200 g) • m : masse de la balle (environ 46 g) • e : coefficient de restitution (environ 0,8) Source d’optimisation : • la vitesse de la tête du club • la masse de la tête du club • le coefficient de restitution 6. Améliorer la vitesse Source d’optimisation : • la vitesse de la tête du club • la masse de la tête du club • le coefficient de restitution • d = l. θ • v = l.ω • a = l.α 6. Améliorer la vitesse Source d’optimisation : • la vitesse de la tête du club • la masse de la tête du club • le coefficient de restitution • v1 = l1.ω1 • v2 = l2.ω2 • v = v1 + v2 7. Effet sur la balle 7. Effet sur la balle Quel effet ? • Tennis (lifté, coupé) • Golf • Foot 8. Inertie Inertie : Capacité à résister à un changement de vitesse Quel paramètres ? • En translation • En rotation 8. Inertie Inertie : Capacité à résister à un changement de vitesse 8. Equilibre / base d’appui Stabilité vs déséquilibre Les outils Système d’analyse 3D 1. Fonctionnement • • • Marqueurs à la surface de la peau Communication infra-rouge Fréquence maximale d’acquisition : 800 Hz 2. Données brutes • Position 3D des marqueurs 3. Exemples d’informations à l’entraineur • • • Position du bras lors de l’impact de la balle Vitesse maximale de la raquette Extension du tronc Laboratoire Les outils Plateforme de force 1. Fonctionnement • • • Plateforme intégrée au sol Fréquence d’acquisition : 1000 Hz Synchronisation avec les mesures 3D 2. Données brutes • Forces et moments 3D 3. Exemples d’informations à l’entraineur • • Forces de poussée verticales lors du service Forces de poussée horizontales Laboratoire Les outils EMG de surface 1. Fonctionnement • • Electrode à la surface de la peau Synchronisation avec les mesures 3D 2. Données brutes • Amplitude du signal électrique 3. Exemples d’informations à l’entraineur • • Apparition de fatigue Sous-activité musculaire Laboratoire Les outils Modélisation numérique 1. Fonctionnement • • Modèle musculo-squelettique Dynamique inverse 2. Données brutes • Forces internes 3. Exemples de retour attendu • • Sollicitation ligamentaire/tendineuse Etude de l’équipement sportif Numérique Les outils Dartfish 1. Fonctionnement • Logiciel de traitement vidéo 2D 2. Données brutes • Vidéos prises par des caméscopes 3. Exemples de retour à l’entraineur • • Comparaison de services Ralentis Terrain Les outils Autres … Terrain Les outils Autres … Choix • Connaitre les différents outils • Connaitre leurs limitations • Jugement critique • Ne pas hésiter à aller demander des conseils auprès de laboratoires référents Terrain Les outils Qualité • des outils • du protocole (standardisation) Terrain Exemple de limitation Artéfacts des tissus mous Mouvement relatif de la peau et des os Exemple de limitation segmentation Exemple de limitation Exemple de limitation Comparaison des résultats de différents outils Exemple de limitation
