Biomécanique Flashcards
1
Q
Qu’est-ce que l’analyse cinématique? Quel est son intérêt en STAPS? Dans son analyse globale l’individu est représenté par quoi? Dans son analyse spécifique, elle analyse des mouvements réalisés par quoi?
A
- Décrire des mouvements du corps et des segments qui se produisent à des instants donnés et à des endroits déterminés de l’espace
- Description des mouvements en terme de trajectoires, vitesses et accélérations
- Son CG
- Différents segments corporels
2
Q
Quel est le principe de l’analyse cinématique?
A
Pendant le mouvement, filmer l’individu sur lequel ont été placés des marqueurs sur des points anatomiques repérables (articulations)
3
Q
L’analyse cinématique permet de reconstruire quoi? À l’aide de quel système?
A
- Le mouvement réel de l’individu
- Système optique (caméra vidéo)
4
Q
Comment le mouvement de l’analyse cinématique peut être reconstruit en 3 dimension?
A
Mouvement doit être filmer par au moins 2 caméras
5
Q
Si on combine les mesures obtenues, avec une modélisation de l’individu, qu’est-ce qu’on peut calculer? Quels sont ces paramètres cinématiques de la performance?
A
- Les paramètres cinématiques de la performance
- Trajectoire, angle, vitesse et accélération
6
Q
Qu’est-ce que la trajectoire d’un point? Quels paramètres elle utilise?
A
- Ensemble des positions succéssives du point pendant son mouvement
- Vitesse et accélération
7
Q
Que permet de déterminer un système de coordonées cartésiennes? Quelle est sa formule?
A
- Position d’un point dans un espace affine (droite, plan, en 3 dimensions…)
- Vecteur OM = X (t) i + Y (T) j + Z (T) k
8
Q
À partir d’une position instantanée d’un point dans l’espace, quels dimensions peut-on définir? Ces dimensions peuvent être définies pour quels 3 types de mouvements?
A
- Vitesse et accélération, instantanée ou moyenne
- Linéaire
- Curvilinéaire
- Angulaire
9
Q
Le mouvement linéaire est défini suivant quoi? Le repère utilisé est défini par quoi?
A
- Un seul degré de liberté (un sens de déplacement)
- Un axe supportant un vecteur unitaire
10
Q
Dans la vitesse linéaire, qu’est-ce que la vitesse moyenne? Par quoi est-elle représentée? Qu’est-ce que la vitesse moyenne sur un intervalle de temps (t1 t2)?
A
- Taux de changement de la position
- Un vecteur
- Pente de la sécante joignant les positions x(t1) et x(t2)
11
Q
Dans la vitesse linéaire, qu’est-ce que la vitesse algébrique moyenne de M?
A
Rapport entre distance parcourue et temps mis pour parcourir
12
Q
Dans la vitesse linéaire, qu’est-ce que la vitesse instantanée? Elle permet de décrire quoi? À quoi correspond-t-elle?
A
- Taux de changements instantanés de la position
- Le comportement à chaque instant t
- À la droite tangente à la courbe à un instant précis
13
Q
Quelle est l’unité de mesure de l’accélération moyenne? Et de l’accélération instantanée?
A
- m.s-²
- m.s-²
14
Q
Un mouvement curvilinéaire est défini par combien de sens de déplacement?
A
Au moins 2
15
Q
Pour les mouvements angulaires, la trajectoire d’un point correspond à quoi? La position instantanée du point est définie par quoi?
A
- Un cercle
- Un angle
16
Q
Qu’est-ce que la vitesse angulaire? Quelle est son unité?
A
- Taux de changement de la position angulaire
- rad/s
17
Q
Quels sont les 3 types de mouvements pour les mouvements linéaires?
A
- RECTILIGNE: ligne droite, dans direction/sens donné
- RECTILIGNE UNIFORME: mouvement rectiligne avec vitesse constante et accélération nulle
- RECTILIGNE UNIFORMÉMENT VARIÉ: mouvement rectiligne avec accélération constante
18
Q
Qu’est-ce que le mouvement curvilinéaire ou trajectoire parabolique?
A
Trajectoire où le mouvement d’un corps dans l’espace décrit une parabole
19
Q
Qu’est-ce que la force? C’est un facteur qui tend à modifier l’état de quoi?
A
- Toute cause ou action susceptible de modifier le mouvement d’un corps ou le déformer
- L’état d’inertie du corps
20
Q
La force est un vecteur défini par quoi?
A
- Point d’application (CG)
- Sens (vers le bas)
- Direction (verticale)
- Intensité (en Newton, proportionnelle à la masse)
21
Q
Qu’est-ce que la force interne au corps humain?
A
Contraction musculaire exercée aux points de contact des systèmes
22
Q
Qu’est-ce que la force externe au corps humain? Elle s’exprime avec 2 types de forces, lesquelles?
A
- Action de l’environnement
- Force à distance (gravité, magnétique…)
- Force de contact (liaison, frottement…)
23
Q
Quelle est la deuxième loi de Newton par rapport à la relation fondamentale de la dynamique?
A
Un corps soumis à une force résultante non nulle subit une accélération directement proportionnelle à la force résultante qui lui est appliquée et orientée dans le même sens
24
Q
Quelles seront les unités de la force, de la masse du corps, et de l’accélération du corps?
A
- Force (en Newton)
- Masse du corps (en Kg)
- Accélération du corps (en m/s^2)
25
Qu'est-ce que le moment d'une force en un point? Donner un exemple.
- C'est la tendance que possède cette force à faire tourner un corps rigide autour de ce point
- Par exemple dans un bascule ("gangorra") le point de force c'est entre 2 personnes
26
Le moment de la force est égal au produit de quoi?
(Intensité de la force) X (bras de levier)
27
Le bras de levier corresponds à quoi?
Distance orthogonale entre le point de rotation et le point d’application de la force
28
Le mouvement de rotation est modulé par la grandeur de quoi et par la longueur de quoi?
Grandeur de la force appliquée et par la longueur du bras de levier
29
Quelle est la 3ème loi de Newton par rapport au principe d'action-réaction?
Tout corps A exerçant une force sur un corps B subit une force d'égale intensité, de même direction mais de sens opposé, exercé par le corps B
Par exemple dans la natation quand on va commencer à nager (corps A) et on prend de l'impulsion au mur (corps B)
30
Quand un système ou un corps est en équilibre?
Dès lors qu'il n'est soumis à aucune accélération
31
Qu'est-ce que recherche l'analyse dynamique du geste sportif?
Les causes ou les raisons du mouvement permettant de le produire ou de le modifier
32
L'analyse dynamique s'intéresse à quoi?
Aux efforts mis en jeu dans le mouvement
33
Pour réaliser la mesure des efforts mis en jeu dans le mouvement, qu'est-ce qu'on va utiliser?
Capteurs de forces ou dynamomètre sur lesquelles seront appliqués les efforts
34
Les capteurs de forces alimentés par des conditionneurs et reliés à un ordinateur vont permettre quoi?
La mesure en temps réel de l'évolution des forces et des moments dans l'espace
35
Qu'est-ce que la quantité de mouvement?
Grandeur physique associée à la vitesse et à la masse d'un objet
36
Que dit la loi de conservation de la quantité de mouvement? Quand cette loi est souvent utilisée?
- Si aucune force externe n'agit sur le système, la quantité de mouvement reste constante
- Quand on cherche déterminer la vitesse de deux corps après un choc, connaissant les vitesses de déplacement avant le choc
37
À quoi correspond l'impulsion? Pourquoi ceci est naturellement valable? Quel est son but? Quels sont les 2 unités de mesures de l'impulsion?
- Transfert de quantité de mouvement et est la force appliquée pendant un certain temps
- Parce que nos objets ne changent pas de masse
- Faire varier la vitesse
- kg.m.s-¹ , N.s
38
Quels sont les 2 méthodes utilisées pour calculer l'impulsion?
- Analyse dynamique
- Analyse cinématique
39
Si on veut mesurer l'impulsion à partir de l'analyse dynamique, qu’est-ce qu'on utilisera pour prendre cette mesure? À quoi va correspondre alors l'impulsion? Ces forces extérieurs sont la réaction au sol (R) déterminés par quoi?
- Une plateforme de force qui va mesurer les forces de réaction qui nous permettront calculer l'impulsion
- À l'intégrale de la résultante des forces extérieurs qui agissent sur le corps
- Par la plateforme de force et le poids pour lequel on connaît la formule (mg)
40
Si on utilise l'analyse cinématique, comment on prendra les mesures? L'impulsion est alors égale à quoi?
- Mesures par vidéo des vitesses initiales (V0) et de décollage (V0ff)
- Égale au produit de la masse par la variation de vitesse du CG du sujet
41
Quelle est la méthode utilisée pour calculer l'impulsion? Pourquoi?
- Analyse dynamique
- Plus précise
42
Nous allons nous intérésser sur la méthode de l'analyse dynamique, comme dit précédemment, l'impulsion correspond à quoi? Grâce aux mesures de la plateforme, que peut-on récupérer?
- À l'impulsion de la résultante des forces extérieurs qui agissent sur le corps (poids P et force de réaction au sol ici F)
- Les valeurs de F, et donc représenter cette force en fonction du temps (du temps initial au temps final)
43
L'impulsion correspond donc à la surface sous la courbe rouge. Comment appele-t-on cette surface?
Aire d'impulsion
44
Afin de mesurer l'aire d'impulsion, quel méthode nous utiliserons? À quoi consiste la méthode des rectangles?
- Méthode des rectangles
- Consiste à représenter l'aire d'impulsion sous la courbe par un ensemble de rectangles
45
Par quelle formule serons-nous capables de mesurer l'aire d'un rectangle? Et donc l'impulsion sera égale à quoi? Cette méthode est-elle précise?
- L'aire du rectangle est le produit de: Fi (t) qui est la longueur du rectangle et dt qui est la largeur du rectangle
Fi(t) x dt
- L'impulsion sera égale à l'aire totale des rectangles
- Non, il s'agit d'une approximation
46
Application de l'analyse dynamique à partir du squat Jump, quelle sera la position de départ? L'impulsion est égale à quoi?
- Genoux fléchis, mains sur les hanches pendant toute la durée du saut. Puis extension vers le haut
- Au produit de la masse par la variation de vitesse, donc:
masse x variation de vitesse
Ou, à l'intégrale des forces extérieurs
47
Lors de la phase aérienne du squat Jump, l'accélération du sujet est égal à quoi?
À l'accélération de la gravité
48
Qu'est-ce que le travail mécanique? Quel sera le calcul du travail d'une force?
- Si une force met un objet en mouvement, on dit que cette force réalise un travail. Le travail correspond à un transfert d'énergie effectué par une force pour déplacer un objet
- Produit scalaire de cette force par son déplacement
W ab (F) = F (force) x AB (longueur du déplacement)
49
Si la force de travail est parallèle au mouvement, quel sera son calcul?
Force (en N) x longueur du déplacement (en m)
50
Pour quantifier le travail de la force, que faut-il connaître? Si l'angle entre les 2 vecteurs est noté alpha, quel sera le calcul?
- Normes (distances) des vecteurs
- W ab (F) = F x AB x Cosinus alpha
51
Que se passe-t-il si alpha = 90°?
Si alpha < 90°? Si alpha > 90°?
- alpha = 90° : travail est nul
- alpha < 90° : travail est positif, il s'agit d'un travail moteur
- alpha > 90° : travail est négatif, il s'agit d'un travail résistant
52
Qu'est-ce que le travail interne? Et le travail externe?
- Réaliser par le système musculaire pour déplacer les segments
- Travail des forces tels que de la pesanteur, frottements, réaction au support...
53
La puissance d'une force quantifie quoi? Quel est le calcul de la puissance instantanée? On parle de puissance pour un mouvement lineaire ou angulaire?
- Sa rapidité à exercer un travail
- Produit de la force instantanée par la vitesse instantanée (en Watts)
P(t) = F x v(t)
- Linéaire
54
Quel est le calcul de la puissance moyenne?
Rapport entre travail total et temps total (en Watts)
P moy = W total / temps
55
Qu'est-ce que l'énergie mécanique? Quels sont les 3 types d'énergie formant l'énergie mécanique?
- Capacité à effectuer un travail (en Joules)
- Énergie cinétique
- Énergie potentielle de pesanteur
- Énergie potentielle élastique
56
Qu'est-ce que l'énergie cinétique? À quoi est-elle liée? Pour les translations on parle de quel type d'énergie cinétique? Et pour les rotations? Ainsi, l'énegie cinétique totale est égale à quoi? Quel est le calcul pour les translations et pour les rotations?
- L'énergie d'un corps en mouvement
- Vitesse
- Translations: énergie cinétique linéaire
- Rotations: énergie cinétique angulaire
- Somme de l'énergie cinétique linéaire et angulaire
- Translations: Ec = 1/2 m(masse) x V² (vitesse en m.s-¹)
- Rotations: Ec = 1/2 I (moment d'inertie) x (vitesse de rotation)^2
57
Qu'est-ce que l'énergie potentielle de pesanteur? Cette énergie est dû à quoi?
- Énergie qu'un objet ou un sujet possède suite à l'élévation de son CG au dessus de la surface du sol. Plus son CG est élevé, plus il emmagasine de l'énergie
- L'accélération de la pesanteur
58
Qu'est-ce que l'énergie potentielle élastique? De quoi dépend-t-elle? Pourquoi est-elle considérée comme une énergie potentielle? Quel est son calcul?
- Énergie emmagasinée par un corps qui est déforme sous l'action d'une force et qui a tendance à revenir à sa forme initiale (trampoline...)
- De la forme et de la composition du corps
- Car elle représente un "reservoir" qui peut être utilisé pour engendrer des mouvements
- Epe = 1/2 k x L^2
k = coefficient de raideur de corps déformé
L = logueur d'allongement ou de raccourcissement (déformation)
59
Selon la loi de conservation d'énergie, qu'est-ce qu’elle peut et ne peut pas faire? Que dit Lavoisier, en 1777? Autrement dit, la quantité d'énergie d'un système isolé reste toujours de quelle manière?
- L'énergie ne peut ni se créer ni se détruire, mais seulement se transformer d'une forme à une autre
- "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme"
- Constante
60
Quel est le calcul de l'énergie mécanique totale? Quel est le principe de conservation de l'énergie mécanique?
- Énergie mécanique totale = énergie cinétique + énergie potentielle de pesanteur + énergie potentielle élastique
- Il y a des échanges entre ces 3 formes d'énergie qui forment l'énergie mécanique totale, mais l'énergie mécanique totale reste constante
61
D'après le théorème d'énergie cinétique, la variation d'énergie cinétique d'un système est égale à quoi? Ce théorème est souvent utilisé pour estimer quoi?
- Somme des travaux des forces externes et internes
- Le travail des forces internes d'un corps en mouvement qui ne sont pas quantifiables "directement"
62
Qu'est-ce que le levier inter-appui? Que favorise-t-il? Est-il rare dans le corps humain?
- Le point d’appui se trouve entre le point d’application de l’effort musculaire F et le point d’application de la résistance R
- Favorise l'équilibre
- Oui
63
Qu'est-ce que le levier inter-résistant? Que favorise-t-il? Est-il rare dans le corps humain?
- Le point d’application de la résistance R se trouve entre le point d’appui et le point d’application de l’effort musculaire F
- Favorise la puissance musculaire
- Oui
64
Qu'est-ce que le levier inter-moteur? Que favorise-t-il? Est-il rare dans le corps humain?
- Le point d’application de l’effort musculaire se trouve entre le point d’appui et le point d’application de la résistance R
- Favorise la vitesse
- Non
