facteurs d`efficacite dans certaines techniques classiques en ski de

B. ROY, L. BARBEAU, Département d'éducation physique, université Laval, Ste-Foy
(Québec), Canada G1K 7P4.
FACTEURS D'EFFICACITE DANS CERTAINES
TECHNIQUES CLASSIQUES EN SKI DE FOND : LE
PAS DE UN ET LA POUSSEE SIMULTANEE
Les deux techniques du pas de un et de la poussée simultanée ont fait l'objet de bien
peu d'études expérimentales. Roy et Voyer (1983) présentent quelques données
relatives à l'amplitude articulaire du tronc, des épaules et des coudes ainsi que des
forces propulsives des bras à la poussée simultanée.
L'utilisation de ces deux techniques est généralement dictée par la topographie du
terrain, selon la majorité des livres traitant spécifiquement du ski de fond, comme ceux
de Hall (1981) et Nominé (1982). Ragache et Thievenaz (1988) rapportent que la
poussée simultanée était utilisée dans 12 % des cas dans les secteurs de plat ou plat
descendant, lors des Championnats du Monde d'Oberstdorf, en 1987. Waser et Jachen
(1979) ont indiqué que ce sont les sections de parcours où les skieurs utilisaient le pas
alternatif et la poussée simultanée qui présentaient la plus haute corrélation partielle
(r=0,80) avec la performance de course.
Suite à son étude auprès de skieurs internationaux, Waser (1982) préconise un angle
du tronc (par rapport à l'horizontal) de 40° au moment de l'implantation des bâtons. Les
skieurs canadiens de l'étude de Norman et Roy (1985) avaient une flexion du tronc qui
atteignait l'horizontal pendant leur phase de poussée. Selon ces derniers auteurs la
flexion maximale du tronc et la durée de la phase propulsive des bras sont deux
facteurs significativement associés à la vitesse de propulsion et à la longueur de
glissement.
La poussée simultanée a aussi fait l'objet de quelques études expérimentales.
L'amplitude de mouvement du tronc rapportée par Norman et Roy (1985) est à peu près
de même ordre que celle du pas de un. Selon ces auteurs, la durée de la propulsion est
significativement associée à la vitesse et à la fréquence d'enjambée, alors que la
flexion maximale du tronc est davantage associée à la longueur de glissement. Selon
Roy (1981) la fréquence de propulsion présente une plus forte association avec la
vitesse de déplacement (r = 0,65) que la longueur et la vitesse (r = 0,18).
Lors du pas de un les forces verticales et horizontales (Roy, 1982; Roy et Voyer, 1983)
sont comparables à celles enregistrées lors du pas alternatif. Par contre, la force axiale
transmise par les bâtons lors du pas de un et de la poussée simultanée peut
représenter environ 25 % du poids corporel alors qu'elle ne représente que 15 % au
pas alternatif (Ekstrom, 1980; Komi, 1987; Pierce et coll., 1987).
Le but de cette étude consistait donc à vérifier comment la longueur et la fréquence
varient en fonction de la vitesse de déplacement au pas de un et à la poussée
simultanée. Un second objectif visait à identifier les facteurs d'efficacité1 associés à
l'accroissement de la vitesse au cours de l'exécution de ces deux techniques.
1 La signification de ce tertre a déjà été précisée dans la partie 1.
MÉTHODOLOGIE
La méthodologie générale utilisée, lors de cette étude a été décrite antérieurement
(Roy et Barbeau, 1990). Pour le pas de un et la poussée simultanée, un cycle complet
s'étendait depuis l'implantation des bâtons (IB) jusqu'à l'implantation suivante. Les
facteurs d'efficacité ont été déterminés grâce à l'identification des phases
caractéristiques de chacune de ces deux techniques. L'angle du tronc lors de
l'implantation et de la propulsion a également été mesuré.
RÉSULTATS
Le pas de un
Les vitesses réelles atteintes par les skieurs (tableau I) s'écartent de moins de 1 % des
vitesses lente (3,75 m/s) et rapide (4,85 m/s) qui leur étaient imposées. Les coefficients
de variation sont à peu près de même ordre que ceux du pas alternatif, ce qui illustre
bien l'homogénéité du groupe pour ces deux techniques. Alors que la distance
parcourue au cours du cycle ne s'accroît que de 6 %, la fréquence de propulsion
(jambes et bras) s'accroît de 23 % en passant à la vitesse rapide.
TABLEAU I. - Vitesse moyenne, longueur de déplacement et fréquence propulsive aux
vitesses imposées au pas de un.
Vitesse
Longueur de
Fréquence
(m/s) déplacement (m) (prop./s)
Vitesse lente
Moyenne
Ecart type
% Variation
3,72
0,33
8,9
6,67
0,71
10,6
0,56
0,04
7,1
Vitesse rapide
Moyenne
Ecart type
% Variation
4,90
0,11
2,2
7,11
0,42
5,9
0,69
0,02
2,8
Le mouvement peut être scindé en deux phases propulsives complètement
indépendantes l'une de l'autre contrairement au pas alternatif où il y a chevauchement
de la propulsion du membre supérieur et inférieur. Les distances parcourues au cours
des phases de même que les durées relatives demeurent relativement constantes d'une
vitesse à l'autre (tableau II).
Compte tenu des deux phases propulsives distinctes l'une de l'autre, nous avons
considéré comme facteur d'efficacité les deux indices ou ratios suivants représentant le
rapport de la longueur de glissement sur la longueur de déplacement pendant la phase
propulsive :
(1) SQ-IB / PS-SQ
(2) BQ-PS / IB-BQ
Le ratio (1), qui représente la contribution du membre inférieur a été rejeté parce que
trop imprécis. En effet, pour les valeurs de VR/VL, 4 skieurs avaient des ratios qui
étaient égaux ou plus petits que 1, et les 4 autres avaient des ratios supérieurs à 1. La
grande variabilité de ce facteur à vitesse lente, la distance PS-SQ qui est relativement
petite (moins de 90 cm indépendamment de la vitesse) et le faible coefficient de
corrélation (r = 0,17) entre les deux vitesses, nous incitent à rejeter ce ratio.
Seul le ratio (2), qui représente la contribution du membre supérieur, a été retenu
(tableau III). On a constaté que bien que la distance parcourue lors de la propulsion
des bras IB-BQ, diminue légèrement à vitesse rapide (tableau II), c'est le contraire pour
la phase de glissement BQ-PS, qui s'accroît légèrement. Donc lors de l'analyse basée
exclusivement sur le rapport des distances parcourues lors des phases de glissement
et de propulsion, les bras (tel que démontré par le ratio 2) semblent apporter une
meilleure contribution que le membre inférieur.
Tableau II. Distance parcourue 1 au cours des différentes phases (m) et durée relative
des phases propulsives(%).
IB-BQ : Phase propulsive s'écoulant depuis l'implantation des bâtons (IB) jusqu'à ce
qu'ils quittent le sol (BQ).
BQ-PS : Phase s'écoulant entre le moment où les bâtons quittent (BQ) et celui où les
deux pieds commencent à se séparer (PS).
PS-SQ : Phase propulsive s'écoulant entre le moment où les deux pieds se séparent
(PS) et le moment où le centre du ski quitte la neige (SQ)SQ-lB : Phase s'écoulant entre le moment où le centre du ski quitte la neige (SQ) et
l'implantation des bâtons (lB).
lB-PS : Phase s'écoulant entre l'implantation des bâtons (IB) et le début de la
séparation des pieds (PS).
PS-lB : Phase s'écoulant entre le moment où les pieds commencent à se séparer (PS)
et l'implantation des bâtons (lB).
1. Le repère articulaire fixé sur la hanche des skieurs a été utilisé comme point de
référence pour obtenir les mesures de déplacement du skieur au cours des différentes
phases.
TABLEAU III. - Facteurs d'efficacité tels que définis à l'aide du ratio (2) : BQ-PS/IB-BQ
Moyenne
Ecart type
% Variation
Vitesse lente (VL)
1,38
0,26
18,8
Vitesse rapide (VR)
1,28
0,14
10,9
VR/VL
1,28
0,14
11,4
TABLEAU IV. - Facteurs d'efficacité (FE) tels que définis à l'aide du ratio (3) :
Vitesse lente (VL) Vitesse rapide (VR)
Ratio (3)
Moyenne
Ecart type
% Variation
70,0
16,4
23,4
79,4
15,7
19,9
Ratio (4)
Moyenne
Ecart type
% Variation
110,6
15,1
13,6
119,6
12,8
10,7
Pour bien illustrer le dynamisme ou la puissance de la phase propulsive, il convient de
mettre en relation les notions de distance et de durée relative comme nous l'avons fait
pour le pas alternatif. Le ratio (3) permet d'apprécier l'importance du dynamisme de la
propulsion du membre inférieur, alors que le dynamisme des bras est apprécié par le
ratio (4) (tableau IV).
On constate ici que le facteur d'efficacité (FE) des membres inférieurs (ratio 3) s'accroît
un peu plus (13 %) que celui des bras (8 %) en passant d'une vitesse lente à une plus
rapide. Quand on fait intervenir la notion de temps on constate donc que le membre
inférieur semble jouer un rôle un peu plus important que les bras dans l'accroissement
de la vitesse. Il semble que l'augmentation d'efficacité des bras passe davantage par
une augmentation de la distance de glissement puisque la distance parcourue pendant
la propulsion demeure relativement constante aux deux vitesses (1,85 1,s 1,73 m) alors
que celle parcourue pendant le glissement passe de 2,53 m à 2,85 m (tableau II).
Quant au membre inférieur, l'augmentation d'efficacité passe nécessairement par un
dynamisme accru lors de la phase propulsive, tel que démontré par le ratio (3). Ces
facteurs se combinent à l'augmentation de la fréquence d'enjambée (tableau I).
Vitesse Longueur de
(m/s)
déplacement
(m)
Fréquence
(prop./s)
Vitesse lente (VL)
Moyenne
Ecart type
% Variation
4,05
0,30
7,4
6,46
0,50
7,7
0,63
0,03
4,7
Vitesse rapide (VR)
Moyenne
Ecart type
% Variation
4,84
0,14
2,9
6,22
0,37
5,9
0,78
0,04
5,1
TABLEAU V. - Vitesse moyenne, longueur de déplacement et fréquence propulsive
pour les vitesses imposées à la poussée simultanée
La poussée simultanée
Dans cette technique, les skieurs ont bien respecté les vitesses imposées qui étaient
de 4 à 4,85 m/s respectivement (tableau V). C'est au cours de l'exécution de cette
technique que le groupe exhibe la plus grande homogénéité. La longueur de
déplacement diminue faiblement alors que la fréquence s'accroît de 24 % avec
l'augmentation de la vitesse. Comme pour le pas de un, il y a peu de variations dans les
différentes phases d'une vitesse à l'autre (tableau VI).
Comme la poussée simultanée n'est constituée que de deux phases, on ne peut
dégager qu'un seul ratio :
(5) BQ-IB / IB-BQ
comme facteur d'efficacité (FE) basé sur la distance parcourue. Le rapport VR/VL
(tableau VII) ne révèle aucune augmentation d'efficacité, sa valeur étant plus petite que
1.
Il n'a pas été possible de dégager un facteur d'efficacité basé sur la relation entre la
distance parcourue et la durée relative de propulsion (tableau VIII). Le fait que la
distance parcourue en phase propulsive demeure constante, que la phase de
glissement diminue légèrement et que la durée relative de propulsion demeure la même
(tableau VI) explique qu'il y ait si peu de variation dans ce facteur, d'une vitesse à
l'autre. L'augmentation de la vitesse de déplacement serait davantage le résultat d'un
accroissement de la fréquence (24 %) que du dynamisme de la phase propulsive.
TABLEAU VI. - Distance parcourue au cours des différentes phases et durée relative de
la phase propulsive
Vitesse lente (VL)
Moyenne
Ecart type
% Variation
Vitesse
(m/s)
Longueur de
déplacement
(m)
Durée relative de
propulsion IB-BQ/BQ-IB
(%)
1,72
0,14
8,1
4,74
0,52
10,9
27,8
2,4
8,6
Vitesse rapide (VR)
Moyenne
1,73
4,50
27,8
Ecart type
0,13
0,38
1,4
% Variation
7,5
8,4
5,0
IB-BQ : Phase propulsive s’écoulant entre l’implantation des bâtons (IB) jusqu’à ce
qu’ils quittent la neige (BQ).
BQ-IB : Phase de glissement s’écoulant entre (BQ) et l’implantation suivante (IB).
TABLEAU VII. - Facteur d'efficacité (FE) tel que défini à l'aide du ratio (5) : FE = BQIB/IB-BQ
Moyenne
Ecart type
% Variation
Vitesse lente (VL)
2,78
0,45
16,1
Vitesse rapide (VR)
2,62
0,29
11,0
VR/VL
0,96
0,18
18,7
TABLEAU VIII. - Facteur d'efficacité (FE) tel que défini à l'aide du ratio (6) :
FE = (Distance IB-BI)/((Durée IB-BQ)/(Durée IB-BI))*10
Moyenne
Ecart type
% Variation
Vitesse lente (VL)
235,0
34,4
14,6
Vitesse rapide (VR)
224,6
14,9
6,6
Discussion
L'accroissement de vitesse au pas de un et à la poussée simultanée résulte en grande
partie d'une augmentation de la fréquence de plus de 23 % (tableaux I et V). Cette
stratégie diffère de celle utilisée au pas alternatif où la longueur et la fréquence
d'enjambée avaient une contribution relative à peu près identique (Roy et Barbeau,
1990). Ceci confirme une étude antérieure de Roy (1981) qui rapporte un coefficient de
corrélation de 0,65 entre la fréquence et la vitesse en poussée simultanée.
Au pas alternatif le dynamisme de la phase propulsive se reflète dans la durée relative
de la propulsion. C'est en diminuant substantiellement la durée absolue des phases
(PE-SQ/PE-PE) que le skieur peut ainsi décroître cette durée relative. Par contre, au
pas de un et en poussée simultanée les durées relatives demeurent relativement
constantes quelles que soient les vitesses de déplacement. Cette stabilité dans les
pourcentages indique que les durées absolues des phases de propulsion et de
glissement diminuent concurremment. En effet pour le pas de un, les durées absolues
des phases (IB-BQ/IB-PS) diminuent respectivement de 23 % et 21 %; les phases (PSSQ/PS-IB) diminuent respectivement de 15 % et de 13 %. Pour la poussée simultanée,
les phases (IB-BQ/IB-IB) diminuent toutes les deux de 20%. C'est probablement ce qui
incite les skieurs qui utilisent ces deux techniques à privilégier la stratégie qui consiste
à accroître la fréquence propulsive pour augmenter leur vitesse.
Le tableau IX, constitué à l'aide des données présentées aux tableaux II et VI permet
de constater que pour ces deux techniques de locomotion, plus du quart du
déplacement survient pendant la phase propulsive des membres supérieurs (IB-BQ).
Pour le pas de un, la propulsion des bras et le glissement qui s'ensuit représentent près
des deux tiers du déplacement total. On doit remarquer aussi que, bien que l'impulsion
du membre inférieur représente un faible pourcentage du déplacement total (11l2 %), le
glissement qui en résulte représente près du quart du déplacement total.
TABLEAU IX. - Déplacement relatif (9b) pendant les différentes phases au pas de un
(PU) et à la poussée simultanée (PS) pour les deux vitesses imposées
Vitesse lente (VL)
Vitesse rapide (VR)
Pas de Un
IB-BQ
BQ-PS
PS-SQ
SQ-IB
28
38
11
23
24
40
12
24
Poussée simultanée
IB-BQ
BQ-IB
27
73
28
72
Au pas de un le tronc présente une inclination de 53° par rapport à l'horizontale, au
début de la phase PS-SQ; cet angle est un peu plus prononcé au moment de
l'implantation des bâtons soit 38°. Ces données concordent avec celles des skieurs
internationaux de l'étude de Waser (1982) qui présentaient des angles variant entre
50°-60° et 35°-50° pour ces deux phases respectives.
Tel que souligné par Waser (1982) cette forte inclinaison du tronc au moment de
l'engagement des bâtons favorise une force axiale des bâtons plus élevée. Cette
dernière correspond à 25% du poids corporel (Roy et Voyer, 1983) comparativement à
10-15 % au pas alternatif (Komi, 1987; Pierce et coll., 1987); Roy et Voyer, 1983).
Au pas de un, l'analyse d'efficacité basée sur la distance seulement (tableau III) fait
ressortir l'importance du membre supérieur. Toutefois, lorsqu'on fait intervenir la notion
de temps (tableau IV) on constate que le membre inférieur semble jouer un rôle
légèrement plus important que le membre supérieur dans l'accroissement de la vitesse.
Pour améliorer cette technique, Waser (1982) suggérait une cadence plus élevée, une
phase d'impulsion de la jambe plus dynamique et une plus grande « charge » lors de
l'engagement des bâtons. L'accroissement du dynamisme au niveau du segment
inférieur permettrait sans doute d'accroître la contribution relative du membre inférieur
au déplacement global puisque les phases de propulsion des jambes, PS-SQ, et de
glissement, SQ-IB, ne représentent qu'un peu plus du tiers du déplacement total
(tableau IX).
A la poussée simultanée, il semble donc que l'augmentation de la vitesse de
déplacement ne puisse être associée à un facteur d'efficacité qui tienne compte ou de
la distance ou du temps (tableaux VII et VIII). L'augmentation de la vitesse de
déplacement (20%) semble découler davantage d'une augmentation de la fréquence
puisque la distance parcourue pendant la phase propulsive (IB-BQ) demeure constante
et que la longueur de glissement diminue faiblement (tableau VI).
CONCLUSION
Au pas alternatif, l'accroissement de la vitesse va de pair avec une augmentation
relative presque identique de la cadence et de la longueur d'enjambée (Roy et
Barbeau, 1990). Au pas de un et à la poussée simultanée la stratégie d'accroissement
de vitesse semble reposer davantage sur la modification de la fréquence. Puisqu'il n'y a
pas de chevauchement entre le membre supérieur et inférieur, on peut isoler, au pas de
un, l'action propulsive du membre supérieur de celle du membre inférieur. Bien que les
deux tiers du déplacement surviennent pendant la phase de propulsion des bras et du
glissement qui s'ensuit, l'efficacité du membre inférieur passe nécessairement par un
dynamisme accru de la phase propulsive. A la poussée simultanée nous n'avons pu
mettre en évidence un facteur d'efficacité contribuant à l'accroissement de la vitesse.
BIBLIOGRAPHIE
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