UE11B /TD7 / Biomécanique

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Déroulé du TD

1. 15 min, info sur travail maison à réaliser à partir du carnet d’entraînement intelligent téléchargeable à l’adresse suivante : robin.candau.free.fr.

2. 1h45, réponses aux QCM et aux applications numériques sur le lien présent sur robin.candau.free.fr.

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QCM terminal sur les TD et

spécialement sur le carnet

Mémento du parfait étudiant

Licence 1 – UFR STAPS – Université de MontpellierUE 12B / TD 2 : Biomécanique du mouvement humain / R. CANDAU

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• Puissance (J/s ou W) = travail / temps = force x vitesse

• Travail (J) = variation d’énergie ou force x distance

• Energie potentielle (J) = m g H

• Energie cinétique = ½ m v²

• Travail potentiel = m g DH

• Travail cinétique = ½ m (vmax² – vmin²)

• Résistance aéro (N) = ½ SCx ρ v²

• Perf (m/min) = E’/C = (A/t + V’O2max f)/C

Devoir maison

1. Télécharger le doc sur: robin.candau.free.fr.

2. A partir du mémento du parfait étudiant et du cours, effectuer les calculs dans la première ligne de chaque colonne comportant des caractères placés en bleu et coller la formule en contrebas (utiliser les noms des constantes et des données personnelles pour obtenir des références fixes)

3. Rentrer au fur et à mesure les quantités d'exercices journalières effectuées

4. Ajouter des colonnes pour intégrer le travail aérodynamique fourni en cyclisme et celui

hydrodynamique en natation

5. Ajouter des colonnes pour intégrer de nouvelles activités sportives (comme dans l'exemple esquissé pour l'escalade)

6. Représenter la dynamique des charges d'entraînement sur la périodes de sept à dec 2018

7. Représenter sous forme de graphique camembert les parts relatives des différentes activités sportives

pratiquées

8. Calculer les puissances développées et représenter graphiquement les puissances maintenues en fonction du temps d'effort

9. Repérer les puissances records en fonction du temps et tracer le profil de puissance record de l'athlète (sans les exemples qui ont servi à la construction)

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Ingéniosité requise à partir du point 4-5

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Copie d’écran du carnet intelligent

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Sergueï Bubka, 6,14 m le 31 juillet 1994 à Sestrières à 2 000 m

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1. En supposant une hauteur du centre de masse à 0,8 m du sol en position initiale d’impulsion et sachant que Bubka possédait une masse de 82kg, quel était le travail potentiel apparent fourni lors du record du monde?

2. Est-ce que Bubka peut avoir entièrement réalisé ce travail pendant la seule phase d’impulsion de 0,2s ou bien bénéficie-t-il d’un mécanisme particulier de nature à étaler le travail fourni sur une durée plus longue?

3. Quel pourrait être ce mécanisme particulier?

Energie cinétique à la fin de la course d’élan pour une vitesse horizontale de 10 m/s?

1. 4100 J2. 5232 J3. 4100 W4. 5232 W

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Le transfert d’énergie cinétique à potentielleassure nécessairement une part :

1. Majeure de la performance dans le saut à la perche

2. Majeure de la performance dans le saut à la perche car le niveau d’énergie cinétique diminue au moment où l’énergie potentielle augmente

http://frathousesports.com/

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3. Modeste de la performance dans le saut à la perche

4. Modeste de la performance dans le saut à la perche car l’essentiel est donné lors de l’impulsion

Sergueï Bubka, 6,14 m le 31 juillet 1994 à Sestrières à 2 000 m

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a) L’altitude du lieu peut-elle constituer un élément explicatif à ce record qui a perduré pendant 20 ans?

b) Si oui, où se situe l’avantage potentiel lié à l’altitude du lieu?

Estimez l’importance du gain lié à l’altitude

• Pour une vitesse de 10 m.s-1,• Une densité de l’air de 1 kg.m-3 à 2000m• Une densité de l’air de 1,22 kg.m-3 à 0m• Un coefficient de traînée aérodynamique de 0,70m2

Quel est le gain en terme de Puissance aérodynamique?

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Le travail cinétique :

1. Dépend d’1/2 de la masse de l’athlète (et de son

équipement)

2. Représente la principale dépense d’énergie même

dans la course à pied à vitesse pseudo stabilisée

3. Représente la principale dépense d’énergie dans les épreuves de sprint en course à pied

4. S’exprime en W.kg-1

5. S’exprime en N

6. Représente une variation d’énergie cinétique 10

Le travail cinétique ducentre de masse d’uncoureur à pied qui sedéplace sur terrain platdépend :

1. Des variations de niveau d’énergie cinétique 2. Des variations de hauteur du centre de masse 3. De la moitié de la masse de l’athlète 4. Du carré de la vitesse du centre de masse de

l’athlète 11

En accélérant le cheval passe nécessairement du trot au galop parce que :

1. Les forces appliquées au sol sont plus facilement tolérables

2. Les forces appliquées lors du trot sont plus faibles qu’au galop notamment à vitesse de transition

3. Les forces appliquées lors du galop sont plus faibles qu’au trot notamment à vitesse de transition

4. Le coût énergétique du trot est plus faibleFarley et al., 306 (1991); 253 Science

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Les neiges fraîches et très froides donc peutransformées sont associées à :

1. des résistances de friction ski-neige élevées 2. des résistances de friction ski-neige élevées car il s’agit

essentiellement ici d’une interface solide contre solide 3. une bonne glisse 4. une interface optimale entre la semelle du ski et la neige

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Le film d’eau formé par le passage du ski sur la neige :

1. Permet de lubrifier l’interface solide contre solide 2. Permet de diminuer les résistances de friction notamment si ce film

d’eau n’est pas trop épais 3. Permet d’optimiser la glisse pour des cristaux de neige déjà

métamorphosés à une température comprise entre -5 à -2°C 4. Est d’autant plus favorable à la glisse que la neige est déjà largement

gorgée d’eau comme pour les neiges fondantes au printemps 14

Les résistances de friction ski-neigediminuent :1. lorsque l’épaisseur du film d’eau qui lubrifie

l’interface est optimale 2. avec l’angle de prise de carre3. linéairement avec la température 4. avec la force verticale exercée sur le ski

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Une résistance : 1. Représente une force qui retarde le mouvement2. Une force positive3. S’exprime en N4. S’exprime en J

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Une force représente

1. Le produit d’une masse par une position conformément à la seconde loi de Newton (F = m a)

2. Le produit d’une masse par une accélération et s’exprime en N

3. Un travail multiplié par un temps et s’exprime en N 4. Une variation de niveau d’énergie et s’exprime en J

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La deuxième équation de Newton, F=m.a :

1. Stipule que l’accélération est supérieure à 0 lorsque la vitesse d’un mobile est stabilisée

2. Prévoie des forces d’autant plus grandes que l’accélération est petite

3. Permet de déduire les forces qui s’opposent au mouvement en mesurant l’accélération et en connaissant la masse du système en mouvement

4. Autorise la mesure des résistances aérodynamiques et de roulement lors d’une phase de décélération 18

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Les Résistances aérodynamiques

1. Augmentent avec le carré de la vitesse2. Augmentent avec la racine carré de la vitesse3. Augmentent avec la surface exposée aux filets d’air4. Augmentent avec la densité de l’air5. Demeurent négligeables dans la locomotion humaine6. Sont essentiellement indépendantes de la masse

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SCx ~ 0.30 m²

SCx ~ 0.25 m²

1. Quelle est la puissance aérodynamique développée pour se déplacer à 50km/h dans a) la position les mains en bas du guidon et b) celle de contre la montre au niveau de la mer

2. Quelle position est la position la plus économique ?

3. Combien de watt sont économisés en position aérodynamique ?

4. Quel % de gain par rapport à la position avec les mains en bas du guidon ?

5. Est-ce le même % de gain qui peut être obtenu en s sur un contre la montre?

L’utilisation de textiles présentant de grosses aspérités de surfacesur les combinaisons des cyclistes, skieurs ou patineurs vise unemajoration :

1. Des résistances aérodynamiques 2. De la traînée de frottement 3. De la performance par suite d’une diminution du coefficient

de forme 4. Du travail fourni contre les résistances de frottement

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L’utilisation de textiles présentant de grossesaspérités de surface détermine :

1. Une augmentation de la traînée de frottement 2. Un meilleur écoulement de l’air à certaines vitesses de déplacement car le flux se

rapproche alors d’un écoulement de type laminaire 3. Une diminution de la traînée de pression quelque soit la vitesse de déplacement

et donc quelque soit le nombre de Reynolds 4. Une diminution de la traînée de pression uniquement pour les vitesses de

déplacement qui correspondent à la zone critique en termes de nombre de Reynolds

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