Physique et escalade en L1

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Physique et Escalade en L1

Florence Elias, Laurent Callen

UPMC

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Physique du sport en L1 -‐ Florence Elias, Laurent Callen -‐ UPMC

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Une envie :

En L1 : faire la connexion entre La vraie vie

(loisirs, sport, ….) L’apprenEssage de la Physique (scolaire, c’est du travail)

images@upmc

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Une envie :

En L1 : faire la connexion entre La vraie vie

(loisirs, sport, ….) L’apprenEssage de la Physique (scolaire, c’est du travail)

images@upmc

Objec9fs :

1)  Faire senEr que les lois de la physique sont partout.

2)  Amener les étudiants de L1 vers la Physique à travers une praEque qui ne lui est habituellement pas

associée.

3)  Approche intuiEve de la physique expérimentale.

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Contexte :

Les Ateliers de Recherche Encadrés (ARE) à l’UPMC -‐ 6 ECTS : au 2^ème semestre du L1

2 disciplines

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Contexte :

Les Ateliers de Recherche Encadrés (ARE) à l’UPMC -‐ 6 ECTS : au 2^ème semestre du L1

2 disciplines

Ici : Physique & Escalade 2 Enseignants : Florence Elias

UFR de Physique

Laurent Callen DAPS

2h / semaine

(salle de TP) 2h / semaine

(mur d’escalade) + travail personnel (en groupe et auto-‐apprenEssage)

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En Physique : 4 postes de manip : 4 groupes de 3 ou 4 étudiants

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En Physique : 4 postes de manip : 4 groupes de 3 ou 4 étudiants

Adhérence des chaussons

α+

µ= tan↵_s b"

a"

F"

β"

F = M g a b sin

Équilibre des moments des

forces

ProjecEon d’une force sur

un axe

Travail sur photos

Posi0on du corps

Dynanomètre+

Corde+(S,+E)+

Anneau+

Masse+M$

H$

L$

F_choc =M g 1 + s

1 + 2H L

SE M g

! M"

α"

R"

R= M g cos(↵/2)

ProjecEon d’une force et

équilibre

Théorème de l’énergie mécanique

PraEque de la chute

Sécurité des

points d’ancrage Facteur de chute

Lien avec la praEque sur mur d’escalade :

Connaissances requises (ou apprise en travail perso / auto-‐apprenEssage) :

Dynamomètres

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Qu’en ont 9ré les étudiants ? (2 ans d’expérience)

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Qu’en ont 9ré les étudiants ? (2 ans d’expérience)

•  Résultats très hétérogènes (dépend beaucoup de l’a[rance ou pas pour l’escalade)

•  Il y a eu des révélaEons

•  Il y a aussi eu des désillusions

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Qu’en ont 9ré les étudiants ? (2 ans d’expérience)

« Le groupe travaillant sur la chute a collecté des données [mesure de la force de choc en fonction du facteur de chute] et tracé la courbe théorique [formule établie en exercice], qui est très éloignée des données, ce que les étudiants ont reconnu à contrecœur :

- Ça ne marche pas, madame.

- À votre avis, questionne l’enseignante, pourquoi est-ce que ça marche si mal ? - C’est parce que ce TP, ce n’est pas vraiment un mur d’escalade. »

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Qu’en ont 9ré les étudiants ? (2 ans d’expérience)

« Le groupe travaillant sur la chute a collecté des données [mesure de la force de choc en fonction du facteur de chute] et tracé la courbe théorique [formule établie en exercice], qui est très éloignée des données, ce que les étudiants ont reconnu à contrecœur :

- Ça ne marche pas, madame.

- À votre avis, questionne l’enseignante, pourquoi est-ce que ça marche si mal ? - C’est parce que ce TP, ce n’est pas vraiment un mur d’escalade. »

« Objec9fs :

1)  Faire senEr que les lois de la physique sont partout. »

Dynanomètre+

Corde+(S,+E)+

Anneau+

Masse+M$

H$

L$

Fchoc = M g 1 + s

1 + 2H L

SE M g

!

Dynanomètre+

Corde+(S,+E)+

Anneau+

Masse+M$

H$

L$

F_choc =M g 1 + s

1 + 2H L

SE M g

?? ! ??

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Perspec9ves

L’an prochain : Faire des mesures en salle d’escalade (en plus des mesures en TP)

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Perspec9ves

L’an prochain : Faire des mesures en salle d’escalade (en plus des mesures en TP) Posi9on du corps :

mesure de force de

tracEon (dynamomètre)

b"

a"

F"

β"

F = M g a b sin

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Perspec9ves

L’an prochain : Faire des mesures en salle d’escalade (en plus des mesures en TP) Posi9on du corps :

mesure de force de

tracEon (dynamomètre)

b"

a"

F"

β"

F = M g a b sin

Adhésion :

glissement des mains

Experimental protocol

A specially designed hang board, consisting of a wooden plate hinged on a fixed frame and a fastened wooden step bar, was designed and used in this study (Figure 1). Two pairs of handholds (5.5 cm depth and 10.5 cm width) with flat surfaces were fixed on the wooden step bar about shoulder width apart. The holds were issue from the Mediterranean coast and they were representative of sandstone and limestone rock types. The hang board was articulated on its base in order to gradually change the angle of the holds using a pulley rope system.

Participants hung from the same pair of holds with straight arms as their natural position.

They hung with only their four fingers (slope grip technique); the thumb was not used to apply a counter force. The inclination of the hang board was then increased continuously with a mean speed of 8.0 ^ 4.0 deg/s until the subjects slipped from the holds. During this process participants were asked to hang on the holds as they do during rock climbing. They were required to maintain arm and body positions. This was controlled visually and trials were repeated if participants changed the test position. When they slipped from the hold, a short rest was given before they continued with the next tests and conditions. When participants released the hold voluntarily before the involuntary slip point the data were ignored and the trial was repeated. Participants were allowed to practice several times until they were accustomed with the task and the test design. Sandstone and limestone were tested and three trials were done for each rock type and chalk conditions (with and without chalk).

The sequence of hold types and chalk conditions was randomized for each experimental session. Chalk was used by subjects as it is a common practice in climbing; by utilizing a

Figure 1. Side and front view of the designed hang board. A wooden bar screwed on the wooden plate and two pairs of sandstone (S) and limestone (L) handholds with flat surfaces were fixed on this wooden bar about shoulder width apart. Angle of the hang board was progressively increased until the climbers slipped from the holds.

Table I. Temperature and humidity data (N¼42).

Temperature (8C) % Humidity

Mean 18.7 47.9

Standard deviation 5.1 11.5

Minimum 11.9 28.5

Maximum 28.0 75.9

The effect of chalk in rock climbing 475

Downloaded by [University Paris Diderot Paris 7] at 05:03 29 May 2013

de A. Mithat Amca et. al., Sports Biomechanics (2012)

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Sécurité des points d’ancrage : mesure sur mur d’escalade (dynamomètre).

Perspec9ves

L’an prochain : Faite des mesures en salle d’escalade (en plus des mesures en TP)

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Sécurité des points d’ancrage : mesure sur mur d’escalade (dynamomètre).

Perspec9ves

L’an prochain : Faite des mesures en salle d’escalade (en plus des mesures en TP) Chute :

Mesure de la force de choc en situaEon

(accéléromètre de smartphone).

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En Physique : enseignement expérimental

1 classe = 4 groupes de 3 ou 4 étudiants Chaque groupe est sur 1 poste de manip.

Changement de poste à mi-‐semestre

Les postes de manip : idées directrices :

•  ImitaEon d’une situaEon praEque perEnente pour l’escalade.

•  Isoler 1 paramètre physique perEnent, qu’on peut mesurer.

•  Me`re en évidence une loi physique : lien entre plusieurs grandeurs mesurables. Exercice préparatoire

•  Mesurer tous les paramètres A, B, C, … Expérience

•  ConfrontaEon résultats expérimentaux / théorie.

•  Discussion.

A (± δA) A (B, C, …)

4 postes de manip