Suite à la caractérisation de la
résultante des forces exercées sur l'athlète dans
a0 à
chaque instant du départ du sprint (figure 40), il est
possible d'estimer la vitesse instantanée du centre de gravité et
la variation de sa position en émettant l'hypothèse de
stabilité de l'athlète lors de la position Prêt
comme énoncé dans le troisième chapitre (§-III.4).
teM
tePr
Figure 40 Correspondances temporelles entre les
variations de la résultante des forces,
de vitesse, et de la position
du centre de gravité lors du départ de sprint
Néanmoins, suite à l'étude des instants de
mise en action (§-VI.1.1), il s'est avéré que
l'athlète n'est pas parfaitement stable au court de la position
Prêt.
L'athlète possède donc une vitesse initiale
antéropostérieure non nulle qui peut atteindre des valeurs
maximale de l'ordre de 0,13 m/s ; 0,25 m/s ; 0,38 m/s et 0,49 m/s selon que
l'on utilise l'approche A2, A4, A5 ou A6 (§-VI.1.1).
Suite à ce constat, il convient de définir
judicieusement l'instant de début de l'intégration des
données numériques. Le choix de cet instant influe directement
sur la valeur de la vitesse (module et direction) et celle de la position du
centre de gravité lors de l'éjection. Il importe donc de
définir l'instant où la variation des forces est la plus faible
afin de débuter l'intégration en considérant la
validité du principe fondamental de la statique. Cela est assuré
suite à l'application de l'approche A2. La comparaison des grandeurs de
vitesses et angles d'éjection issus de l'intégration des
données de forces à partir de l'instant zéro et l'instant
ta évalue l'incertitude de mesure à 2
#177;1,5% pour la vitesse d'éjection antéropostérieure et
à 2 #177;1,6% pour l'angle d'éjection.
Le gain de vitesse antéropostérieure
noté dès les premiers instants de l'impulsion
reflète la grande accélération du centre de gravité
de l'athlète. L'analyse de la variation instantanée de cette
grandeur (figure 41) montre un premier pic très important (20
m/s2). Ce pic est atteint alors que les mains sont toujours en
contact avec le sol. Suite au décollage des mains et du pied
arrière (tePr), l'accélération du
centre de gravité diminue et devient négative suivant l'axe
vertical. Par la suite, et sous l'effet de la seule impulsion du pied avant,
l'accélération croit et atteint un deuxième pic. À
l'instant de l'éjection (te), elle s'annule suivant
l'axe antéropostérieur et atteint g suivant l'axe
vertical. Cette grandeur représente
l'accélération gravitationnelle (-9,81
m/s2) qui permet de vérifier la qualité de mesure et
les méthodes de traitement des données.
teM
tePr
Figure 41 Accélérations
instantanées typiques du centre de gravité
suivant les trois
dimensions de l'espace lors d'un départ de sprint
Étant quasi nulle lors de la position
Prêt, la vitesse du coureur croît rapidement pour
atteindre en moyenne à l'éjection 2,9 #177;0,2 m/s et 0,3
#177;0,2 m/s respectivement suivant les axes antéropostérieur et
vertical. Suivant l'axe médiolatéral, elle est pratiquement nulle
(0,07 m/s). La norme de la vitesse du coureur à l'éjection
(te) est de l'ordre de 2,9 #177;0,2 m/s et l'angle est de 7
#177;3 °.
Lors du décollage des mains (teM),
la vitesse antéropostérieure du centre de gravité du
coureur atteint 34 #177;7% de sa valeur à l'éjection (figure 42).
Au décollage du pied arrière (tePr) elle atteint 46
#177;10% de la vitesse d'éjection. À l'éjection
(te), elle représente environ un quart de la vitesse
limite de course (Vlim 12 m/s).
Figure 42 Évolution des composantes et de la
norme de la vitesse du coureur exprimées en pourcentage
de leurs
grandeurs respectives aux instants d'éjections des mains (teM),
du
pied arrière (tePr) et du pied avant (tepv)
À l'éjection le déplacement du centre de
gravité est en moyenne de 0,60 #177;0,01 m suivant l'axe
antéropostérieur (OX0) et 0,2 #177;0,1 m suivant la
verticale (OZ0) (figure 43). Suivant l'axe médiolatéral
(OY0), le déplacement est très faible (environ 0,01
m).
Figure 43 Évolution des composantes et de la
norme de la position du coureur exprimées en pourcentage
de leurs
grandeurs respectives aux instants d'éjections des mains (teM),
du
pied arrière (tePr) et du pied avant (tepv)
F
zF z
Md + Mg
GPx
×
9
La position initiale du centre de gravité peut
être calculée suite à la connaissance de la position des
centres de pression respectivement au niveau des mains et des pieds lors de la
position Prêt. Or, vue la nature de la liaison des blocs avec la
plateforme (liaison encastrement), discutée dans le VI (§-VI.2.1),
il n'est pas possible de déterminer directement la position du point
d'application de la résultante des forces exercées au niveau des
pieds (P). La position du centre de gravité (G) est
donc exprimée en pourcentage de la distance totale séparant les
centres de pression des mains et des pieds comme suit :
F
z z
100 et GM x = Pd + F
Pg X 100
Ainsi, la position horizontale du centre de gravité,
point d'application du poids (9), est située à
GMx = 34% de la distance totale pieds-mains par rapport au
point d'application de la résultante des forces exercées au
niveau des mains (M) (figure 27).
Suite à la définition et à la
quantification de ces différents paramètres dynamiques et
cinématiques du centre de gravité, il importe de mesurer leurs
importances respectives dans l'évaluation de la qualité du
départ du sprint.
