I. Les Expressions de la Force

(1)

I.1 Force, Physique et Mécanique I.2 Force et corps humain

I.3 Force et fonction musculaire I.4 Force & APS

I. Les Expressions de la Force

Romain Bourgeon - Eficiencia Formation

(2)

I. Les Expressions de la Force

la Force ?

Des contextes très différents…

➢

Force d’Attraction ou de Contact

❑

Force Absolue, Relative ou Fonctionnelle

❖

Force Maximale, Force-Vitesse (Puissance) ou Force-

Endurance

(3)

I. Les Expressions de la Force

Définitions…

➢

« Cause capable de modifier la vitesse d’un corps ou de provoquer sa déformation » Bray et al. (1990)

➢

« Cause de l’accélération d’une masse (F = m x a) » Newton, 2

^e

loi (1687)

❖

« Faculté de vaincre une résistance extérieure ou d’y résister grâce à des efforts musculaires » Zatsiorsky (1966)

❖

« capacité du muscle à générer une tension (interne) suite à une stimulation nerveuse qui s’exprime par rapport à une segment corporel et/ou à une charge additionnelle (externe) » Reiss & Prevost (2013)

(4)

I. Les Expressions de la Force

La Force : est définie par une magnitude et une direction

1000 N

45°

Magnitude = taille de la flèche Orientation/angle = direction

Exprimée en N

Mesure d’un effort appliqué…

(5)

I. Les expressions de la Force

Force…Inertie & gravité

Inertie

Tendance d’un corps à maintenir invariable son mouvement (directement proportionnelle à la masse du corps)

Masse (kg)

Quantité de matière présente dans un corps

Poids (N)

Force de pesanteur, Effet de la gravité sur un corps

Gravité (terrestre)

Force gravitationnelle de la terre qui attire vers son centre (accélération due à la gravité = -9.81 m/s)

Force (N) = masse (kg) x accélération (m/s)

Poids (N) = masse (kg) x gravité (9.81m/s)

(6)

I. Les expressions de la Force

Les Forces…

Force Centripète Force Centrifuge Force qui s’exerce sur un corps lorsqu’il suit une trajectoire

circulaire…

… tend à rapprocher du centre.

Produit l’accélération centripète

… tend à éloigner du centre

Ex : force exercée par le lanceur de marteau pour maintenir la trajectoire circulaire de

l’objet

Ex : force de réaction égale et opposée à l’action du lanceur

Force Tangentielle

(7)

I. Les expressions de la Force

Les Forces…

Force de non-contact (force d’attraction/répulsion)

Force de Contact Action à distance. Résulte de

l’interaction de deux corps possédant une masse.

Toutes autres forces impliquées dans la motricité humaine.

Modifient la direction ou la vitesse du mouvement

Ex : force gravitationnelle de la terre exercée sur le corps humain

Ex : force de réaction entre pied et sol à la réception d’un saut

Toute Force produit ou affecte le mouvement (bien que cet effet ne soit pas toujours apparent)

(8)

I. Les expressions de la Force

Les Forces… de frottement (ou friction)

s’exercent quand deux surfaces sont en contact et s’oppose au mouvement relatif de ces deux surfaces

Frottement Solide Frottement visqueux

Surviennent entre deux

surfaces solides non lubrifiées Peuvent être statiques ou dynamiques

Surviennent entre deux couches de fluide (ex : eau/air)

(9)

I. Les expressions de la Force

Les Forces & le corps humain

F. Gravité

F. friction F. Réaction

F. Résistance de l’Air F. Neuro-Musculaire

Transformation de l’énergie chimique en énergie mécanique

(10)

I. Les expressions de la Force

Les Forces et le corps humain

Force Interne Force Externe Force s’exerçant à

l’intérieur du corps humain

Force s’exerçant à l’extérieur du corps humain

(charge portée ou subie)

Ex : force exercée sur un ligament lors d’une

torsion

Ex : frappe de balle en football

Des forces externes sont souvent à l’origine de forces internes

Forces s’appliquant sur la partie basse du membre inférieur en activité

Abernethy & al. (2013)

(11)

I. Les expressions de la Force

Les Forces… et les contraintes sur le corps humain de traction/compression/cisaillement/frottement

Contraintes ( ) :

-Force exercée par unité de surface (s) (= F/S) -Exprimées en N/m², Pa ou Mpa

compression

Traction

Flexion

cisaillement

Torsion

(12)

I. Les Expressions de la Force

Les Forces… d’action/réaction sur le corps humain Souvenez vous : le mouvement…

D30

D31

Prevost P – cours « kinesiologie et musculation » 3^eLoi de Newton : principe d’action réciproque

« tout corps exerçant une force sur un autre corps subit une force d’intensité égale mais de sens

opposé…»

(13)

I. Les expressions de la Force

I.2 Force, corps humain et équilibre

Equilibre :

- égalité entre toutes les forces et tous les moments de force

-

2 Conditions d’équilibre :

- résultante de toutes le forces externes = 0

- somme de tous les couples = 0

Moment de force (Nm) :

-Tendance de la Force à produire une rotation

-M = F x Bras de Levier

Couple de force :

-Paire de forces d’intensités égales, parallèles et de sens opposé agissant sur un système

Grimshaw & Burden«Biomécanique du sport et de l’exercice» (2006) Klein et Sommerfeld «Biomécanique des membres inférieurs…» (2008)

(14)

I. Les expressions de la Force

I.3 Force et fonction musculaire :

…Se raccourcit

… s’allonge Le muscle exerce une force sur l’os lorsqu’il :

…Conserve sa longueur

EXC

CONC ISO

(15)

I. Les expressions de la Force

I.3 Force et fonction musculaire :

Souvenez vous : la relation force/longueur

Prevost P – cours « kinesiologie et musculation »

D12 « le niveau de force

développé est fonction du nombre de ponts A-M formés »

(Duffour 2009)

« la force est nulle aux

extrémités et passe par un

maximum »

(Jones, Round et deHaan 2004)

(16)

I. Les expressions de la Force

I.3 Force et fonction musculaire : Travail, Energie & Puissance

Travail (J)

-Qté d’Énergie fournie par une force lorsque son point

d’application se déplace (lien étroit entre Energie et Travail…)

-W= F X d

-est exprimé en J (Joules)

Puissance (W)

- Décrit le Travail en fonction du Temps - P = W/T

-est exprimé en Joules/sec ou Watts

Impulsion (N.s)

-Produit de la force par la durée

de son application

(17)

I. Les expressions de la Force

I.3 Force et fonction musculaire : Puissance VS Explosivité

Explosivité

Capacité (du syst. Neuromusculaire) à faire varier brusquement le niveau de force produit

(mobiliser un max d’influx nerveux en un minimum

de temps) =Taux de montée de force

Puissance

Quantité de travail produit par unité de temps.

Force (N)

temps

Explosivité (millisecondes)

Fmax

Force de départ

D’après Duffour (2009)

Impulsion (N)

quantité

Énergie/travail (J)

^Pmax

Puissance (Joules.s)

(18)

I. Les expressions de la Force

Force et fonction musculaire :

Souvenez vous : la relation force/vitesse

D19

Prevost P –cours « kinesiologie et musculation »

(19)

I. Les expressions de la Force

I.3 Force et fonction musculaire :

la relation force/vitesse & la puissance

Pertuzon & Bouisset (1971)

« La cinétique des ponts d’union actine-myosine explique l’allure de la relation force-vitesse »

Jones, Round & deHaan

(20)

I. Les expressions de la Force

I.4 Force, APS et tâche motrice

Facteurs de manifestation de la force

Facteurs Intrinsèques

Facteurs Extrinsèques

Feedback mécanique Type de résistance

(R élastique, R liée à l’inertie, R liée au poids…)

Temps d’application de la force

vélocité

Direction du mouvement

(régime de contraction, posture, transfo force musculaire-moment articulaire…)

Zatsiorsky & Kraemer (2006)

(21)

I. Expressions de La Force

La Force Maximale

« Tension qu’un muscle ou un groupe de muscle peut opposer à une résistance en un seul effort maximal »

Fox and Matthews (1984)

« Charge maximale développée pour un muscle ou groupe de muscles»

Wilmore & Costill. (2006)

« … plus grande force possible que le système neuromusculaire puisse développer pour une contraction musculaire maximale »

Legeard (2005)

I.4 Force, qualités physiques et APS: quelques définitions…

(22)

I. Expressions de La Force

La Puissance (Force-Vitesse)

« Quantité de travail fourni sur un intervalle de temps » Grimshaw & Burden (2010)

« Elle traduit l’aspect explosif de la Force. C’est le produit de la Force par la vitesse du mouvement… »

Wilmore & Costill (2006)

« Expression de la Force dans la vitesse » Duffour (2009)

I.4 Force, qualités physiques et APS : quelques définitions…

(23)

I. Expressions de La Force

La Force Endurance (ou endurance musculaire)

« Capacité du muscle à répéter de nombreuses contractions ou à maintenir longuement des

contractions statiques » Wimore & Costill (2006)

I.4 Force, qualités physiques et APS : quelques définitions…

(24)

I. Expressions de La Force

Temps

Force (max)

Endurance de Force

Vitesse

Force Vitesse Résistance Vitesse

Endurance moyenne durée Endurance longue durée

Vitesse

Schéma de Gundlach (1968) : les qualités physiques

I.4 Force, qualités physiques et APS

(25)

I. Les Expressions de la Force

FORCE

Force Maximale

Force-Vitesse (Puissance)

Force-Endurance

Statique Dynamique

Puissance Force

Puissance- Vitesse

I.B* I.B*

I.B*

*Index Bilatéral

I.4 Force, qualités physiques et APS

(26)

I. Expressions de La Force

I.4 Force, qualités physiques et APS : L’Index Bilatéral

« Différence entre la somme des forces développées par

chaque membre de façon isolée et la force développée par les deux membres simultanément »

Sécher (1976)

Déficit bilatéral Différence SB-SU* Positif (+)

Différence SB-SU* Négatif (-)

Facilitation bilatérale

*SB = Somme des forces développées en Bilatéral SU = Somme des forces développées en Unilatéral

(27)