BASES BIOMECANIQUES DE LA NATATION

BASES BIOMECANIQUES
DE LA NATATION
RAPPELS
On peut aller à la piscine pour des raisons différentes, dans des états d’esprit
différents :
- baignade (récréation, …)
- natation scolaire (adaptation au milieu)
- natation sportive (compétition) efficace (rapide), efficient (économe)
- Activités Aquatiques Autonomes (A.A.A.) : water-polo, plongeon synchronisé,
sauvetage sportif.
DEFINITIONS
Natation scolaire (autonomie de l’élève) :
« Nager c’est se propulser (sur l’eau, sous l’eau et dans l’eau), de façon efficace
(voire efficiente). C’est aller le plus vite possible d’un point à un autre et / ou le plus
loin possible ».
Natation sportive (compétition) :
« C’est franchir dans l’eau une distance délimitée à sa surface plus rapidement que
les autres et / ou le plus rapidement possible en excluant l’utilisation d’accessoires,
d’artifices. »
CARACTERISTIQUES DU MILIEU
- fluidité : recherche et création d’appuis plus ‘solides’ pour s’adapter et se
propulser dans ce milieu.
- densité : g/cm3 > air, résistance.
- opacité : l’eau perturbe les prises d’informations visuelles et auditives.
- apesanteur : due au principe de la poussée d’Archimède.
- température : elle est inférieure à celle du corps humain.
- pression : en bar/cm² ; elle perturbe la respiration (il faut expirer fort dans l’eau).
Le fait de vouloir se déplacer dans ce milieu va donc poser un certain nombre de :
- problèmes affectifs : le débutant est contracté, incoordonné, centré sur lui-même,
paniqué ou euphorique danger.
- problèmes biomécaniques : équilibre, propulsion, respiration.
- problèmes informationnels : le débutant est centré sur lui-même ; kinesthésie et
schéma corporel sur le monde environnant (physique et humain).
- problèmes énergétiques : le débutant gaspille son énergie (cause affective et
biomécanique).
LES PROBLEMES FONDAMENTAUX
POSES PAR LA NATATION
Si l’on parle de natation, on s’adresse généralement à des individus qui ont résolu en
grande partie leurs problèmes affectifs vis à vis de l’eau. Le but est de faire
progresser en résolvant des problèmes biomécaniques.
1. L’EQUILIBRE DU CORPS
Passer d’un équilibre vertical (assuré par les bras) à un équilibre horizontal (assuré
par les jambes).
2. LA PROPULSION
Passer d’une propulsion effectuée par les membres inférieurs à une propulsion
effectuée essentiellement par les membres supérieurs.
3. LA RESPIRATION
Passer d’inspirations actives et d’expirations passives à des expirations actives et des
inspirations ‘passives, réflexes’.
4. L’INFORMATION
Passer de prises d’informations liées à la verticalité terrienne (visuelle) à des prises
d’informations liées à l’horizontalité aquatique (kinesthésiques).
5. LA GESTION ENERGETIQUE
Passer d’une gestion de survie (affectif) coûteuse à une gestion planifiée (économie,
tactique et stratégie de course).
I. L’EQUILIBRE
A. L’EQUILIBRE STATIQUE VERTICAL
« Tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale dirigée vers le haut
égale au poids du volume de fluide déplacé et appliqué en son centre de gravité ».
(loi d’Archimède)
force de pesanteur
appliquée au centre de gravité (G)
poussée d’Archimède
appliquée au centre de poussée (P)
centre de gravité et centre de poussée
confondus dans le cas d’une figure homogène et symétrique
Si un nageur a un volume supérieur à sa masse, il flottera.
S’il a un volume égal à sa masse, il est entre deux eaux.
Si au contraire il a un volume inférieur à sa masse, il coulera en position statique.
Un nageur qui flotte fera plutôt des longues distances alors qu’un nageur qui coule
fera plutôt du sprint.
Quelle que soit sa position, le nageur aura le même volume qui flottera.
B. L’EQUILIBRE STATIQUE HORIZONTAL : COUPLE DE
REDRESSEMENT
Notre corps est hétérogène (au niveau de la densité et des masses) et déformable.
Les membres et la tête sont les parties les plus denses ; le thorax est la partie la plus
légère.
La bascule de la tête (regard vers le fond de la piscine) permet la remise en équilibre
horizontal.
C. L’EQUILIBRE DYNAMIQUE DE NAGE : EQUILIBRATION
Les trois types de déséquilibre sont dus à des problèmes de respiration (surtout
d’inspiration), des problèmes de prise d’information et des problèmes de propulsion.
Ces trois types de déséquilibre sont :
- le roulis (vue de face)
- le tangage (vue de profil)
- le lacet (vue du dessus ou du dessous)
La solution pour résoudre ces trois problèmes de déséquilibre est l’équilibration par
les jambes, le gainage au niveau du bassin et la prise d’appuis.
II. LA PROPULSION
A. LES RESISTANCES A L’AVANCEMENT
Il y a quatre types de résistances à l’avancement :
- la résistance frontale (en front du nageur)
- l’aspiration de queue ou résistance tourbillonnaire (derrière le nageur)
- le frottement superficiel (le long du corps du nageur)
- les vagues (à la surface de l’eau)
La résistance à l’avancement R est le résultat de deux forces perpendiculaires : la
portance P et la traînée T.
La force de résistance est toujours perpendiculaire à l’axe du nageur. Plus le nageur
est à plat, plus la résistance à l’avancement est faible.
L’écoulement de l’eau plus rapide en
haut créé une dépression.
La portance ici orientée vers le haut est
créée par la différence de pression.
L’orientation de la main modifie la portance et la traînée. L’angle optimal à
l’avancée du nageur est d’environ 30 à 45°. C’est cet angle qui offre le moins de
résistance à l’avancement. La main ne doit pas être à la perpendiculaire car la force
de traînée est alors très importante.
B. LES PARAMETRES DE RESISTANCE A L’AVANCEMENT
Les trois paramètres de la résistance à l’avancement sont K , S et V :
R = K . S . V²
1. LE COEFFICIENT DE LA FORME K
Mieux le nageur est profilé, mieux il pénétrera dans l’eau (bras vers l’avant plutôt que
le long du corps).
2. LA SURFACE DU MAITRE COUPLE S
Plus la surface de maître couple est grande, plus la résistance à l’avancement est
importante (nageur à plat plutôt que nageur debout dans l’eau).
3. LA VITESSE V
Plus la vitesse est importante, plus la résistance à l’avancement augmente rapidement
(coefficient 2).
C. LES FACTEURS DE PROPULSION
En natation, le premier critère est le temps réalisé (temps T en secondes ou en
minutes) sur une distance donnée (distance D en mètres) performance.
Pour effectuer cette distance le nageur est allé à la vitesse V (en m/s).
T (s) = D / V = m / m/s
or V (m/s) = A (m/c) × F (c/s)
Amplitude: distance horizontale
parcourue par un cycle de bras.
Fréquence: nombre de cycles de
bras effectués par seconde.
L’amplitude peut s’améliorer alors que la fréquence est quasiment déjà acquise.
D. LES MODELES DE PROPULSION
: moulinage avec les bras tendus.
A une certaine époque (18e siècle loi de Newton action – réaction), on pensait
qu’il suffisait de ‘mouliner’ avec les bras tendus pour avancer dans l’eau.
On sait aujourd’hui que ce modèle élémentaire n’est pas efficace car il provoque une
grosse fatigue.
LE MODELE DU PEDALO
LE MODELE DE L’AVIRON
: bras tendus, maximum d’amplitude, augmentation de
vitesse sur la fin du mouvement.
Ce modèle est plus efficace mais toujours très fatigant.
: les bras vont chercher loin devant, puis le nageur déplace
ses appuis sinusoïdalement.
Ce modèle plus efficient ne s’effectue cependant que dans deux dimensions.
LE MODELE DE LA PAGAIE
E. LES REPRESENTATIONS DE LA PROPULSION
Aujourd’hui, le modèle utilisé est LE MODELE DE L’HELICE. Ce modèle utilise une
troisième dimension par rapport au modèle de la pagaie, on cherche de la
profondeur.
Bras cassé, coude haut, la main va plus vite que le coude.
Il faut créer un appui le plus loin devant et se déplacer par rapport à cet appui (la
main entre et sort de l’eau au même endroit).
III. LA RESPIRATION
A. INFLUENCE DE LA RESPIRATION SUR L’EQUILIBRE DU CORPS
Placement de la tête dans l’axe du corps pour ne pas perturber l’équilibre du corps.
La respiration doit être la plus brève possible. Inspiration placée systématiquement
dans les ‘trous moteurs’.
B. INFLUENCE DE LA RESPIRATION SUR LA PROPULSION
La propulsion s’effectue par les bras. Or les bras sont fixés sur la cage thoracique. Il
faut garder l’inspiration le plus longtemps possible (il y a même un tout petit temps
d’apnée).
L’inspiration est la conséquence de l’expiration.
C. INFLUENCE DE LA RESPIRATION SUR LA GESTION
ENERGETIQUE
RESUME DU COURS
:
Caractéristiqs du milieu :
- fluidité (recherche d’appuis solides)
- densité
- opacité (perturbe prise d’infos.)
- apesanteur
- T° (< à celle du corps humain)
- pressθ (perturbe respiratθ)
Cela engendre problèmes :
- affectifs (peur du danger)
- biomécaniqs (équilibre, propulsθ, respiratθ)
- prise d’infos.
- énergétiqs
Problèmes biomécaniqs :
• équilibre corps (de équilibre vertical à équilibre horizontal assuré par jambes).
Déséquilibres : roulis (de face), tangage (de profil), lacet (de dessus).
• propulsθ (passer de propulsion par jambes à propulsion par bras essentiellemt).
Résistances à l’avancemt : résistance frontale, aspiratθ de queue, frottement
superficiel, vagues.
Résistance à l’avancemt R = portance P × traînée T.
R = K×S×V² K: coeff. de la forme
S: surface du maître couple
V: vitesse
Modèles de propulsθ : pédalo, aviron, pagaie et enfin hélice.
• respiratθ (passer d’inspi. actives & expi. passives à expi. actives & inspi. réflexes)
Influence sur équilibre du corps (respi. placée dans ‘trous moteurs’), sur propulsθ
(petit temps d’apnée) et sur gestθ énergétiq.
• info. (prise d’infos. kinesthésiqs liée à l’horizontalité).
• gestθ énergétiq (passer de gestθ de survie à gestθ planifiée).