LA GYMNASTIQUE SPORTIVE

C - PRINCIPES DE BIOMECANIQUE

¶ - Rappels de physique élémentaire

1.1 = Les Forces

1.2 = Masse et poids d'un corps

La masse d'un corps (m) est la quantité de matière d'un corps (en Kg).

Le poids d'un corps est le produit de la masse par la force d'attraction terrestre.

P = mg (en newton) g = 9,81m/s

La pesanteur est une force verticale dirigée vers le bas.

1.3 = Centre de gravité

C'est le point théorique d'application de la résultante des actions de la pesanteur sur toutes les parties du corps. Pour une personne en station debout, le CG se situe approximativement en avant de la 2ème vertèbre lombaire. Ce point n'est jamais fixe et varie en fonction des positions du corps.

· : La statique en gymnastique

¸ : La dynamique en gymnastique

Il existe différentes sortes de mouvements :

u mouvement de translation ou mouvement linéaire = marche, course qui sert de prise d'élan de façon à acquérir de l'énergie cinétique (Ec),

u mouvement de rotation ou mouvement angulaire. L'axe de rotation est perpendiculaire au plan dans lequel s'effectue le mouvement. Il est soit interne (salto), soit externe (soleil).

3.1 = Loi d'action réaction (3° loi de Newton)

3.2 = Quantité d'énergie

Tout corps en mouvement emmagasine de l'énergie.

Il existe trois sortes d'énergie :

l Energie potentielle ë c'est l'énergie que possède un corps en vertu de sa position par rapport au sol ou par rapport à un point d'appui.

Ep = mgh m = masse g = gravité h = hauteur

m et g sont constantes dans un lieu donné, par contre h peut être modifiée.

l Energie cinétique ë c'est l'énergie que possède un corps en mouvement.

Mouvement linéaire : Ec = ½ mv² m = masse v = vitesse

Mouvement circulaire : Ec = ½ mw ² m = masse w = vitesse angulaire

l Energie élastique ou de transformation ë c'est l'énergie emmagasinée par un corps préalablement déformé qui a tendance à revenir à sa forme initiale (trampoline, tremplin, barre).

On parle également d'énergie élastique au niveau du système musculaire. Un muscle mis en tension (étiré) emmagasine de l'énergie permettant un retour contractile plus important. La composante élastique du muscle et le réflexe à l'étirement sont mis en jeu = réflexe myotatique.

Exemples : Lors de tous les mouvements d'armé-fouetté, la mise en tension des muscles de la face antérieure lors de l'armé permet l'accélération dans le fouetté. En lune salto avant, la mise en tension des muscles de la face antérieure du corps en extension permet un groupé rapide et important.

3.3 = Transfert d'énergie

L'énergie emmagasinée dans une partie du corps peut être transmise à une autre partie ou au corps tout entier si celui-ci est tonique et si il y a blocage de l'articulation concernée. Exemple du passage de la position couchée à la position assise par ouverture blocage.

Exemple de la montée à l'ATR aux barres

L'énergie cinétique emmagasinée dépend de 2 facteurs combinés : la vitesse et l'angle balayé.

Lors d'un saut vertical, les bras, par un mouvement rapide de bas en haut, accumulent de l'Ec. Celle-ci sera transmise au reste du corps par blocage des bras. Cette action s'ajoutera à la poussée des jambes.

F = F₁ + F₂ F₁ = réaction/action des jambes F₂ = action des bras

3 . 4 = Les mouvements de rotation.

3 . 4 -1 = Déclenchement des rotations

Pour déclencher un mouvement de rotation, il y a 3 possibilités. En général, pour un seul élément, il y a combinaison d'au moins 2 d'entre elles.

¤ Poussée excentrée

La direction de la poussée, au moment où le corps quitte le sol ou l'agrès, ne passe pas par le CG mais passe en avant ou en arrière de celui-ci.

F la réaction passe en arrière du CG, il se produit une rotation avant :

- la projection du CG est en avant de la base de sustentation, la rotation se fait avec un déplacement vers l'avant (ex: flip avant);

- la projection du CG est dans la base de sustentation, la rotation se fait sans déplacement (ex: salto avant).

F la réaction passe en avant du CG, il se produit une rotation arrière :

- la projection du CG est en arrière de la base de sustentation, la rotation se fait avec un déplacement vers l'arrière (ex: flip arrière);

- la projection du CG est dans la base de sustentation, la rotation se fait sans déplacement (ex: salto arrière);

- la projection du CG est en avant de la base de sustentation (genoux en avant), la rotation se fait avec déplacement vers l'avant (ex: "coup de pied à la lune").

¤ Couple de forces

¤ Blocage d'un mouvement rectiligne

Le blocage d'une partie d'un corps en déplacement entraîne une rotation comme lors d'un croche pied.

Exemple de l'appel sur un tremplin : le corps est animé d'une certaine vitesse horizontale, le blocage des pieds sur le tremplin entraîne une rotation.

3 . 4-2 : Transformation des mouvements de rotation

Lorsqu'un corps est en rotation libre, la trajectoire ne peut pas être modifiée et le moment cinétique reste constant.

Par contre, on peut changer la vitesse de rotation par modification du moment d'inertie, en positionnant différemment les segments du corps par rapport à l'axe de rotation. Ceci concerne aussi bien les rotations transversales que longitudinales.

Pour les rotations, on parle de moment cinétique ou moment angulaire.

Moment cinétique (Mc) = Moment d'inertie (I) X Vitesse angulaire (w )

Le Moment d'inertie (I) est la difficulté qu'à un corps à tourner.

I = mr² m = masse r = distance par rapport à l'axe de rotation

Si le moment d'inertie est petit, par exemple dans un salto groupé, la vitesse de rotation est importante. Dans un salto tendu, si le gymnaste groupe, la diminution du moment d'inertie provoque une accélération de la rotation.

Lors des rotations longitudinales, la rotation est d'autant plus importante que le corps est en position allongée et les bras le long du corps.

3 . 5 = Trajectoires du corps dans l'espace.

3 . 5-1 : Trajectoire parabolique

A partir du moment où un corps, animé d'une vitesse horizontale, n'a plus aucun point d'appui, sa trajectoire est une parabole et ne peut plus être modifiée.

La hauteur et la longueur de l'envol sont entièrement déterminées par la vitesse, par la direction et par l'intensité de la force appliquée au corps au moment de l'impulsion.

La trajectoire du CG prend la même direction que la résultante des forces qui agissent sur le corps au moment où il quitte le sol ou l'agrès et décrit une parabole sous l'effet de la pesanteur.

Exemple : impulsion au saut de cheval. La trajectoire du CG peut être modifiée de plusieurs manières =

3 . 5-2 : Phase d'impulsion

I = F x t

I = impulsion F = intensité t = temps d'impulsion

Une impulsion (I) peut être assimilée à une force.

On distingue 2 formes d'impulsion :

l une poussée sur un agrès (impulsion bras ou jambes); dans ce cas il faut réduire au maximum le temps de contact, au profit de l'intensité de la force exercée,

l une action segmentaire (fermeture/ouverture); dans ce cas le temps d'impulsion doit être le plus long possible pour augmenter la quantité de mouvement.

L'impulsion sur le sol ou sur un engin dépend de :

l la qualité de la surface (élastique ou non) qui déterminera la durée du chemin d'impulsion et la force de réaction,

l la rigidité du corps au moment du contact avec un blocage articulaire pour un meilleur transfert des forces,

l la position des segments : l'alignement est nécessaire pour éviter la fuite des forces,

l la position du bassin qui doit être, le plus généralement, en rétroversion pour une plus grande efficacité,

l l'angulation à l'impulsion réglée en fonction de l'élasticité de la surface, des modalités de prise d'élan et de la complexité des figures à réaliser.

3 . 6 = Les mouvements circulaires et pendulaires.

Les mouvements circulaires (lune, soleil, ...) et pendulaires (oscillation, ...) sont régis par les mêmes principes.

Le corps emmagasine de l'énergie cinétique dans la phase descendante. Cette énergie est restituée partiellement lors de la phase ascendante. La pesanteur, les frottements et la résistance de l'air agissent contre le mouvement.

Les lâchers