L’absence d’une relation de causalité entre GMx et ∆OCGx (figure 50a), permet de déduire l’absence d’une relation entre GMx et la vitesse antéropostérieure du centre de gravité à l’éjection, c’est ce que montre la figure ci-dessus (figure 50b).
Vue la très faible intensité de la vitesse verticale à l’éjection, l’étude de régression linéaire entre la vitesse antéropostérieure et sa norme à l’éjection présente une forte corrélation (figure 51). Cela permet de déduire l’une en connaissance de l’autre avec une précision de 99 %.
Figure 51 Relation entre la norme de la vitesse d’éjection (Norme Véject), la vitesse horizontale (Vx éject)
et la vitesse verticale (Vz éject) au même instant
L’estimation de la seule vitesse antéropostérieure ne suffit pas pour déterminer l’angle d’éjection. Pour connaître cet angle, il faut bien entendu évaluer les deux composantes de la vitesse, antéropostérieure et verticale.
La présence d’une forte corrélation entre la norme à l’éjection et sa composante horizontale (figure 51) pourrait être interpréter comme suit : plus l’angle d’éjection est faible, plus la vitesse antéropostérieure à cet instant sera importante ( x
éject
V = V cos
θ
). De même plus la vitesse antéropostérieure est grande, plus la variation de position du centre de gravité est importante (pour un même intervalle de temps). Or, l’étude de régression de la norme de la vitesse à l’éjection avec l’angle (figure 52a) puis avec la variation de la position antéropostérieure du centre de gravité (figure 52b) montre de faibles corrélations.
Figure 52 Relation entre la norme de la vitesse d’éjection, l’angle d’éjection et la variation antéropostérieure de la position du centre de gravité
La vitesse du centre de gravité à l’éjection est indépendante de la force maximale exercée sur les blocs suivant les deux axes : horizontal (figure 53a) et vertical (figure 53b).
Figure 53 Représentation graphique de la relation entre la force maximale exercée au niveau des pieds et la vitesse d’éjection suivant les axes horizontal et vertical
Il est postulé que la vitesse acquise par un point matériel à masse conservative dans un référentiel galiléen est proportionnelle à la résultante des forces qu'il subit en fonction du
(a) (b)
temps. L’absence d’une relation directe entre la force et la vitesse dans le cas de cette étude démontre tout l’intérêt d’intégrer le facteur temps (durée d’application de la force). Toutefois, l’étude de la vitesse d’éjection du centre de gravité en fonction du produit de la durée d’impulsion par le maximum de la somme des forces exercées au niveau des pieds ( f(max(F2pieds)⋅dt impulsion)=Véject) ne permet pas de déduire une quelconque relation de dépendance entre les deux grandeurs (figure 54).
Figure 54 Relation entre la vitesse d’éjection antéropostérieure (Vx éject) et le produit de la durée
d’impulsion (dt impul) par le maximum de la somme des forces antéropostérieures exercées au niveau des deux pieds (Fx2pieds)
Cette faible corrélation entre le produit de la force maximale (des forces exercées au niveau des deux pieds) par la durée d’impulsion et la vitesse d’éjection démontre que même la prise en compte des forces maximales et du temps d’impulsion ne conduit pas une caractérisation juste de la vitesse d’éjection.
Afin de vérifier ce constat, la relation entre la somme des forces exercées au niveau des quatre appuis en contact avec le sol (
∑
Fext
) et la vitesse d’éjection est étudiée. La relation f(max(
∑
Fext )) = Véject
présente un coefficient de détermination linéaire (R² = 0,53) plus élevé que la relation f(max( F2 pieds)) = Véject
précédente (R² = 0,46). Toutefois, la relation f(max(
∑
Fext)× dt impulsion)= Véject
présentant un coefficient de détermination R² = 0,40 supérieur à R² = 0,30 mais toujours de faible amplitude, on ne peut donc pas déduire une éventuelle liaison entre ces deux grandeurs.
Nous avons souhaités par ces résultats souligner l’erreur commise par une telle interprétation. Toutefois, la formulation du théorème de la quantité de mouvement (Éq.IV.6)
suffit pour démontrer l’erreur conceptuelle faite en se limitant à la force maximale exercée au niveau des pieds pour évaluer la vitesse d’éjection.
5-Conclusions
L’analyse de la dynamique de l’athlète issue de la mesure des actions mécaniques permet de quantifier les différents paramètres susceptibles d’influencer sa performance de départ, et en particulier sa performance sur 100 m (§-V). La qualité des mesures, du traitement et du calcul est vérifiée suite à des procédures d’étalonnage, de correction et de contrôle de paramètres tels que la constante d’accélération gravitationnelle lors de la phase aérienne du sujet (juste après son éjection). Suite à cette validation, la comparaison de plusieurs méthodes de détermination de l’instant de mise en action de l’athlète est effectuée.
Cette confrontation a mis en question la détection automatique des faux départs et a démontré tout l’intérêt de choisir judicieusement un seuil limite à partir duquel l’athlète est considéré en mouvement. Ainsi, la définition de ce seuil doit prendre en compte la précision de l’outil de mesure dynamométrique utilisé ainsi que l’instabilité de l’athlète, autrement l’athlète peut être sanctionné à tord.
L’IAAF est parfaitement consciente de cet enjeu majeur, et c’est pour cette raison qu’elle a instauré une règle exigeant l’immobilité30 de l’athlète lors de la position Prêt afin de remédier à ce défaut de moyens techniques. Toutefois, la détermination des faux départs ne prend pas en compte la variation des forces exercées au niveau des mains qui peuvent devancer celles des pieds de 50 ms. Cette variation brusque de l’action des mains doit être la cause de l’accélération du tronc. Une analyse cinématique segmentaire fine permettra de vérifier cette hypothèse.
La mesure des forces exercées distinctement au niveau de chaque appui lors du départ de course vitesse offre une quantité d’information difficile voire même impossible à assimiler par l’entraîneur qui cherche à trouver rapidement des indices justes et précis, afin d’orienter son choix et ses prises de décision lors des séances d’entrainement. Une analyse en composante principale (ACP) est donc effectuée pour créer un nombre réduit de nouveaux critères synthétiques traduisant l’ensemble des 91 variables mesurées et calculées.
30
Règle 162.2 « Le départ de toutes les courses se fera au coup de feu d’un pistolet du Starter ou d’un appareil de départ approuvé, tiré vers le haut, dès que le Starter aura vérifié que tous les athlètes sont immobiles et dans la position de départ correcte ».
Toutefois, l’élaboration d’ACP a rendu compte de la nature indépendante des variables étudiées. Étant peu structurées (faibles corrélations), les 91 variables cinématiques, dynamiques et temporelles recueillies ne peuvent pas être modélisées en une quantité réduite de critères synthétiques. Cet échec de modélisation, contraint l’observateur à prendre en compte le plus grand nombre de variables possibles afin d’effectuer une analyse globale et objective du geste.
De ce fait, vu le nombre réduit des corrélations, il importe d’être attentif aux liaisons inter variables existantes. L’étude de la variation des forces exercées au niveau des mains a permis de quantifier leurs contributions dans le geste de départ. L’écartement horizontal du centre de gravité par rapport au point d’application de la résultante des forces exercées au niveau des pieds est proportionnel à l’intensité des forces exercées verticalement au niveau des mains.
Contrairement à ce que supposent les études précédentes (§-II.2.2), cela n’est pas en relation directe avec l’intensité des forces réactives exercées au niveau des pieds. Cette contradiction est certainement due au niveau d’expertise des populations étudiées. La synergie segmentaire n’étant pas forcément la même, les mêmes contraintes de départ n’engendrent donc pas les mêmes grandeurs finales. Ce constat est en partie expliqué par la mauvaise corrélation obtenue suite à l’étude de régression (§-II.figure 45 et 46) entre la norme de la vitesse à l’éjection et la position horizontale du centre de gravité par rapport au centre de pression des mains.
Aussi, la force maximale exercée par les pieds sur les blocs ne renseigne pas sur l’intensité de la vitesse d’éjection. Cela reste vrai même en considérant le produit de la force maximale par la durée de l’impulsion. Il n’est donc pas possible de simplifier l’évaluation de la vitesse d’éjection à la mesure des seules forces maximales et de la durée d’impulsion.
Enfin, d’après les résultats de cette étude, l’exploitation de l’intensité de la vitesse d’éjection ne permet pas à elle seule l’évaluation de la qualité d’un départ. Ce paramètre utilisé comme l’indice de performance dans les études précédentes ne présente pas dans le cas de notre étude de relations linéaires avec les différents paramètres de départ tels que le délai d’éjection, la position du centre de gravité avant et après l’impulsion, ou encore l’angle d’éjection. Il convient donc d’élargir la définition d’un bon départ et prendre en compte d’autres paramètres susceptibles d’influencer la performance.