Biomécanique

Biomécanique définition.

L’entraîneur qui veut agir pour modifier la technique de ses athlètes sans calquer la technique de l’athlète de haut niveau doit observer, mesurer, analyser et remédier par un composant satellite qu’est la biomécanique. La biomécanique est l’étude de la physique et de ses systèmes mécaniques appliqués à l’homme. La compréhension des lois physiques appliquées à l’homme permet de mieux répondre aux caractéristiques de l’athlète entraîné. L’application de quelques grands principes liés à des lois physiques simples permettra de mieux répondre aux besoins de tous. Ces lois physiques sont extraites des travaux d’Isaac Newton qui à la fin du XVIII siècle à fait une synthèse de plusieurs phénomènes mécaniques et en à formuler trois lois fondamentales universelles liées au mouvement. 

Première loi de Newton. Loi d’équilibre

« Tout corps reste en état de repos ou en état de mouvement uniforme dans une ligne droite à moins qu’une force extérieure n’agisse sur lui ».

 L’équilibre est donc assuré aussi longtemps que le centre de masse demeure à l’intérieur de sa base de support. Un sprinter en contact dans les starting-blocks ne pourra s’élancer que lorsque ses jambes exerceront une force sur eux. Le sauteur en longueur pourra modifier sa trajectoire de course d’élan qu’en agissant sur  les forces exercées au sol. 

Deuxième loi de Newton. Force et accélération

« L’accélération d’un corps est proportionnelle à la force qui la produit et suit la même direction que cette force ».

En conséquence plus la force exercée par l’athlète sur les starting-blocks est forte et plus l’accélération mesurée en sortie de blocks sera grande. Une fois que l’athlète quitte le point d’application de la force (starting – blocks ou sol) rien ne peut plus venir agir pour accélérer le sujet. 

Troisième loi de Newton. Action réaction.

« Pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée ».

Le coureur qui applique une force sur le sol se voit renvoyer une force de réaction égale et opposée qui propulse le corps vers l’avant.

La vitesse

Comme on a pu le constater au travers les trois lois de Newton, la création de mouvement, d’accélération va se traduire sur la piste par la création d’une vitesse de déplacement qui s’exprime par la formule suivante :

Vitesse =Distance / Temps

Pour nous sur le terrain cela se traduit par :

V = Fréquence x Amplitude

La fréquence est pour sa part égale à :

F = 1/T = 1/ T contact + Tenvol

L’amplitude est liée pour sa part à la longueur de la foulée :

A = longueur de foulée (distance entre deux appuis)

La définition de la vitesse devient par conséquente :

V = Amplitude / Tc +Te

On constate par conséquent que si l’on veut améliorer sa vitesse il suffit de jouer sur l’un ou l’autre des paramètres ou sur les deux en même temps.

Des études sur la foulée on déjà montré que le temps de contact représente 40% du temps de la foulée pour 60% au temps d’envol.

Pour donner un exemple concret cela signifie qu’un coureur qui réalise 10’’ au cent mètres qui possède une foulée de 2,47 aura dans sa phase de maintien de la vitesse un temps de contact au sol de l’ordre de 0,8/100 pour un temps d’envol de 0,12/100.

On voit par conséquent que si l’on veut augmenter la vitesse il suffit d’optimiser le produit (fréquence x amplitude).  Le problème est bien entendu plus complexe car une augmentation de la fréquence entraîne une diminution de l’amplitude et inversement.  L’optimisation de ce rapport est fonction des capacités de l’athlète et de ses prédispositions naturelles pour l’un ou l’autre des paramètres.

Nous verrons un peu plus tard comment se manifeste la fréquence et l’amplitude dans une course de 100m et quels exercices nous pouvons proposer pour améliorer ces deux facteurs.

Conception de la foulée

La foulée se décompose en deux temps et quatre phases.

L’appui pour le premier temps avec :

       Une phase de mise en tension (non - frénatrice)

Cette phase a pour objet d’étirer les masses musculaires postérieures de la cuisse (fessiers, ischios, mollets).  Dans cette phase l’athlète a pour intention de ramener sa jambe libre vite vers l’avant et de descendre rapidement le talon vers le sol (d’avant en arrière).  Le pied de la jambe de mise en tension est en flexion dorsale afin d’augmenter la tension de la chaîne musculaire postérieure et de placer le pied en situation favorable pour libérer l’énergie élastique qui s’emmagasine ou s’accentue au contact au sol.

. L’intention est de vouloir faire glisser son talon vers le fond de la chaussure.

La tête et le tronc sont droits, le bassin est en rétroversion et légèrement en arrière de l’appui au sol.

       Une phase de soutien.

C’est la phase ou le pied est en contact au sol et elle se termine quand le bassin dépasse la verticale de l’appui.

La tête et le tronc sont verticaux, la rétroversion est plus importante La flexion du genou est un peu plus forte et le talon reste haut et décollé du sol.  La jambe libre est fléchie, talon aux fesses et pointe de pied en flexion dorsale. Les intentions sont de se grandir et de dominer la piste.

       Une phase de renvoi.

Elle se termine quand le pied quitte le sol. La totalité des parties hautes du corps reste comme dans la phase précédente.  Les bras ont un balancement antéro - postérieur fléchis à 90° environ.  La main avant monte jusqu’à la pointe du menton et est relâchée.  Le genou libre monte près de l’horizontale et le pied est en flexion dorsale caché par le genou.

Le temps de contact au sol du pied doit permettre au bassin de parcourir une distance équivalente à la longueur de jambe (de la mise en tension au renvoi L=L’) tout en cherchant à avoir une trajectoire la plus horizontale possible.

 

 

       Le deuxième temps la phase de suspension.

Le haut du corps reste placé dans une attitude droite. Les épaules et les bras sont relâchés redescendant le long du corps, la jambe arrière revient vers l’avant en flexion relâchée. es postérieurs de la cuisse (ischios jambiers) .

 

Rythme de la course de vitesse

Jean Charles Trouabal au moment des J.O de Barcelone, dans un reportage de canal + qui avait été intitulé «le mystère du haricot », nous parle de «la prise de conscience de la musique de ses appuis » et nous précise que «c’est lorsqu’on prend conscience de cette musique que l’on peut courir plus vite en jouant avec la cadence de ses appuis ».

La fréquence

Elle va en augmentant alors que le temps de contact au sol diminue. Certains coureurs obtiennent des fréquences de 5 pas par seconde. Le temps de contact au sol diminue avec la prise de vitesse. La fréquence passe de 2 à presque 5 pas à la seconde à vitesse maximale.

La fréquence atteint rapidement son maximum vers 15 - 30m de course à la suite de quoi elle régresse progressivement jusque vers 80 - 90m pour chuter brutalement dans les derniers 10 - 20 m.. 

L’amplitude.

Pour les coureurs de 100 m l’amplitude des foulées croît très rapidement du départ au 30 m atteignant son maximum à la fin de la course bien qu'aux 50 mètres l'athlète doit déjà être à sa longueur de foulée optimale. La foulée se stabilise ensuite jusqu’au 80 - 90m après quoi elle augmente de nouveau. Cela dépend de la force élastique, de la technique de course et de l'élasticité musculaire.

L’accélération.

Elle augmente brusquement dans les 10 premiers mètres passant de 0 à 5m par seconde et atteint des vitesses supérieures à 11m / s pour descendre plus ou moins brusquement jusqu'à la ligne d'arrivée en fonction de la résistance vitesse de l'athlète.

Le coureur de 100m doit essayer que sa course soit une constante accélération depuis la sortie jusqu'à l'arrivée, sans chercher prématurément une "pointe de vitesse" qui avec toute sécurité sera négativement compensée dans les derniers mètres. L'athlète doit avoir la sensation qu'il est entrain d'accélérer facilement et progressivement depuis le coup de feu jusqu'au dernier mètre. C'est à dire, ce qui est intéressant c'est d’obtenir une vitesse moyenne élevée et non une vitesse maximum impossible à maintenir. La vitesse doit donc être au maximum parallèle à l'axe horizontal pour minimiser la perte de vitesse dans la dernière partie de la course. Les différences de temps, entre le premier et le deuxième 50m d'un 100 m plat, doivent être comprises entre 1"25 et 1"15 pour les hommes comme pour les femmes.

L’exemple suivant concerne la comparaison de la course de Lewis et celle de Johnson à Rome en 1987. On constate un juste équilibre entre le premier 50 m et le second 50m de Ben Johnson qui obtient un écart de 1’’27 contre 1’’41 à Lewis. Un écart supérieur à 1’’35 indique qu’il existe des difficultés dans la mise en action et / ou l’accélération. Un écart inférieur à 1’’20 indique qu’il existe un manque à la résistance vitesse.