Momentum, impulsion, énergie, travail et puissances mécaniques Flashcards
Formule de la loi d’accélération
F = m* a
où
F = force (N ou kg *m/s2)
m = masse (kg)
a= accélération (m/s2)
L’accélération d’un objet est directement
proportionnelle à la force qui lui est exercée et
inversement proportionnelle à sa masse.
Votre patient doit pousser de lourdes caisses (75 kg) au
travail. Il a le choix d’utiliser un chariot pour pousser la
caisse, mais votre patient trouve que c’est une perte de
temps.
a) Représentez les forces qui agissent sur la caisse dans
les deux cas.
b) Si le coefficient de friction statique de la caisse sur le
sol est de 0,40, quelle est la force minimale que le
patient doit fournir pour réussir à mettre la caisse en
mouvement ? (pour trouver la F de friction il faut
multiplier le poids de la caisse par le coefficient)
Loi de l’accélération angulaire
T = I x a
T = m x r2 x a
F = m x r x a
où T = moment de force (N*m)
m = masse (kg)
a = accélération angulaire (deg/s2
r = rayon (m)
Lors d’un mouvement angulaire, l’accélération d’un
objet est également inversement proportionnelle
au rayon entre le point d’application de la force et le
point de rotation.
Vous appliquez un moment de force de 200 Nm au
membre inférieur d’un patient pour le mobiliser en
abduction alors que sa jambe repose sur une plateforme
sans friction. Sachant que le patient pèse 130 kg et mesure
1m70, quelle est l’accélération du membre inférieur ?
a) Quelle est la masse du membre inférieur ?
b) Quelle est la longueur du membre inférieur ?
c) Quel est le vecteur d’accélération angulaire ?
d) Qu’arrive-t-il sur les forces agissant sur le membre
inférieur si le patient est en décubitus latéral?
Loi de réaction
Pour chaque force (ou moment
de force) exercée, il y a une
réaction égale et opposée qui
est produite.
Bien que les forces soient
égales, elles agissent sur des
systèmes différents !
Ce qui propulse un coureur ce n’est pas
la force qu’il applique au sol, mais
la force de réaction du sol sur le corps.
– Puisque la masse du corps est moindre
que celle du sol et que le sol est très
raide, la force est transmise sous
forme d’impulsion très rapide ce qui
entraîne une accélération importante.
c’est quoi le momentum
- Plus le momentum est élevé, plus il faudra un momentum
Le momentum représente la quantité de mouvement d’un
objet
- élevé dans une autre direction pour induire un changement
dans le mouvement.
Le momentum est un vecteur
deux formules du momentum
Momentum linéaire (p) = m v (kgm/s)
Momentum angulaire (L) = mr2 w (kgm2θ/s)
Lorsque deux objets rentrent en collision, leur momentum
s’additionnent en tenant compte des directions.
les formules
Si p1 = m1v1 et p2= m2v2
Alors p1+2 = m1v1 + m2v2
Il est donc possible d’augmenter le
momentum d’un ballon dans le cadre
d’exercices soit
en augmentant la masse
du ballon ou en augmentant sa vitesse
c’est quoi l’Impulsion
Effet de la force agissant sur une durée de temps ce qui résulte en
une quantité de mouvement transmise à un objet
J = F * t
J = N * s (Dans un contexte de
mouvement angulaire,
l’impulsion sera le moment
de force multiplié par le
temps)
où F = force
t = temps (s)
La durée d’application de
la force affecte la quantité
de mouvement transmise
à un autre objet.
l’impulsion est en fait … d’un diagramme de la .. en fct du ..
aire sous la
courbe de la force en
fonction du temps.
formule taux d,application
taux d’application de la force (N/s) = force appliquée - force mise en tension /(divisé) durée de l’impulsion
L’impulsion pourra être augmentée en :
↑ la force appliquée ou en ↑ le temps
d’application
est-ce que la manipulation et la mobilisation peuvent résulter en la emme impulsion ottale??
La manipulation (impulsion de courte
durée) et la mobilisation (impulsion de
longue durée.. jusqu’à 1 ou 2 secs)
peuvent ainsi résulter en la même
impulsion totale
quel est la Relation impulsion-momentum
Puisque l’impulsion entraîne
une variation dans la quantité
de mouvement, il y a donc une
relation entre l’impulsion et le
momentum. Cette relation
peut se décrire par une
équation
J = Δp
F t = m Δ v
Il est donc possible de faire varier
la quantité de mouvement d’un
objet (son momentum) soit en
modifiant la force qui lui est
appliquée ou la durée
d’application de la force. Puisque
la masse est constante, ce sera la
vitesse qui sera modifiée.
La durée du contact lors des sports
de frappe (baseball, golf, tennis, etc.)
est très courte (quelques
millisecondes), mais la petite masse
de la balle fait en sorte que la force
appliquée par le joueur induit un
grand changement de momentum
- donc L’application sur une plus grande durée permet d’accroître le
momentum d’un objet.
Ou
Permet d’absorber graduellement le momentum d’un objet
pour l’amener à zéro.
Pour minimiser l’impact
d’une grande force sur le
corps / articulations, le
contact s’effectuera avec les
articulations ..
en extension
(non maximale toutefois).
et L’articulation est alors
fléchie afin d’augmenter le
temps d’application.
meme chose avec le joeurue de baseball qui flechit son coude pour absorber et L’impulsion sera alors appliquée
sur une plus longue durée ce qui
réduira le risque de blessure.
C’est quoi l’énergie mécanique (joules)
Se définit comme étant la capacité d’un corps/objet à effectuer un
travail.
S’exprime en Joule (kg*m2/s2). 1 Joule = 0.74 pied livre
Scalaire car représente une capacité à effectuer un travail qui peut
être transférée dans n’importe quelle direction
schéma de l’énergie mécanique
c’est quoi l’énergie cinétique (KE)
Énergie que possède un corps en mouvement et est liée
à la vitesse de ce corps.
Translationnelle (t) c’est-à-dire linéaire
KEt = ½mv2
où
v est la vitesse (m/s)
m est la masse (kg)
alors c’est la vitezse qui a ppus d’impact sur l’énergie cinétique
comparaison entre énergie cinétique et momentum (photo)
Énergie cinétique angulaire (KEa)
KEa = ½Iω2
où ω est la vitesse angulaire
I est le moment d’inertie
I = m*r2
KEa = ½mr2*ω
FAIT JUSTE LIRE (PAS DE RÉPONSE)
L’énergie cinétique des membres
supérieurs d’un clinicien effectuant
une manipulation vertébrale est
plus élevée que lors d’une
mobilisation vertébrale.
La manipulation vertébrale
présente donc un potentiel de
travail mécanique plus important
L’énergie peut ainsi passer d’une énergie cinétique à une
ou l’autre (ou un mélange) des énergies potentielles.
Une portion de l’énergie peut également être transformée
en une énergie non utile d’un point de vue mécanique (perte) (2)
qu’une énergie sonore ou thermique.
c’est quoi l’énergie potentielle
Une énergie potentielle
constitue un « réservoir » pour
une énergie de mouvement.
quelles sont les deuc formes de l’énergie potentielle
L’énergie potentielle
prendra soit la forme de
l’énergie dite de pesanteur
ou élastique.
Cette forme d’énergie a le
« potentiel » d’être
transformée en énergie
cinétique !
c’est quoi l’énergie potentielle de pensanteur
Énergie provenant de la masse d’un objet en vertu de sa
position relative par rapport à la surface de la Terre.
PEp= mgh où m est la masse (kg)
g est l’accélération gravitationnelle (9,8 m/s2)
h est la hauteur (m)
c’est quoi Énergie potentielle élastique
Énergie contenue dans un corps lorsqu’une forme
externe le déforme et qu’il a tendance à reprendre
sa forme initiale.
PEE = ½ k*I2
où k est le coefficient de raideur du corps déformé.
I est la longueur de la déformation.
Plus k est élevé, plus le corps agit comme un solide et plus il
emmagasinera de l’énergie. Un élastique « raide » emmagasine plus
d’énergie qu’un élastique « mou » pour un même étirement.
si la capacité a emmagasinné de l’énergie élastique est élevé plis se sera difficle ou facile de tirer sur la corde??
plus sera difficle de tirer la corde
un valeur de 1 signigife quoi??
Du béton aura un k très élevé (près de 1). Une
valeur de 1 signifie qu’à la moindre déformation, le
corps voudra reprendre sa forme et donc «
renvoyer » l’énergie à ce qui l’a déformé.
Ex. Si un oeuf tombe sur le sol, le sol lui retourne
l’énergie élastique potentielle très rapidement.
Cette énergie est retransmise à l’oeuf sous la forme
d’une force de réaction sur un intervalle de temps
très court ce qui dépasse la capacité de
déformation de l’oeuf et le casse.
si K est petit sa fait quoi??
Lorsque le k est petit, l’objet se déformera
grandement avant de retourner à sa forme
initiale. L’objet aura tendance à rester
déformé (un élastique « mou » ).
Ex. Si l’oeuf atterrit sur un coussin, celui-ci
se déforme puisqu’il a un k très faible (près
de 0). La force de réaction vers l’oeuf se
répartit sur une plus longue période donc
l’oeuf ne se casse pas.
c’est quoi le systemem tendon muscle et quoi de spéciale
Par sa composante élastique, le
système tendon-muscle
emmagasine de l’énergie
potentielle élastique qui est ensuite
convertie en énergie cinétique
(force-mouvement).
Lors d’un mouvement, il y a ainsi
de l’énergie élastique
d’emmagasinée dans les tendons
qui se font étirés.
(execrice de plyométrique tres bon pour cela)
l’Exercices plyométriques utilise quoi comme principe??
Utilise le principe de trasnfert d’énergie potentielle élastique en énergie cinétique.
Entraînement plyométrique résulte en une: (2)
↑ de la tolérance aux forces excentriques élevées
↑ de la capacité de transfert de l’énergie de la phase
excentrique à la phase concentrique
alros quel est la formule de l’énergie de conservation
Énergie mécanique totale=
énergie cinétique + énergie potentielle de
pesanteur + énergie potentielle élastique.
Si une forme d’énergie diminue,
une autre forme augmente.
Lors des mouvements, il y a constamment un passage d’énergie cinétique en énergie élastique et vice versa. Cette transformation est associée à une « perte ». Cela fait en sorte que le comportement lors de l’étirement d’un tissue sera différent que lors de son relâchement.
c’est quoi le travail mécanique
Toute énergie mécanique a le potentiel d’effectuer un
travail mécanique.
W = F * d
= N * m
= Joule
où F est la force
d est le déplacement
2 vecteru ensemble donne un scalaire
cest quoi la différence netre le travial mécanique interne et externe
Interne : travail réalisé par le système musculaire pour
déplacer les segments.
Externe : travail réalisé par l’humain sur un objet externe
ou sur une autre personne ou un autre segment
c’est quoi la relation entre le travail et l’énergie
Le travail mécanique réalisé
Transfert d’énergie lié à un
déplacement
W = ΔE
Où W = travail (Joule)
ΔE = variation d’énergie (cinétique ou potentielle) (Joule)
Selon la loi de la conservation de l’énergie, l’énergie n’est pas créée ni
perdue, elle est transformée. Ainsi, l’énergie utilisée pour réaliser un
travail est donc le résultat du transfert d’énergie d’un objet à l’autre
(ou de l’humain à un objet).
c’est quoi la puissance mécanique
Lorsqu’un travail s’effectue, il sera
réalisé avec une puissance mécanique
plus ou moins grande.
Une plus grande puissance mécanique
est nécessaire pour une même quantité
de travail lorsqu’elle est réalisée sur un
plus petit laps de temps.
la puissance mécanique est donc l’interprétation de quoi?
Du travail en fonction du temps
P = W/ t
= jOules /s
= Watts
où W est le travail mécanique (Joules)
t est le temps (s)
Ou
P = (F*d) /t
= F * v
où F est la force exercée sur l’objet
v est la vitesse de déplacement de l’objet
Si le travail est réalisé en peu de temps (ou si la force est appliquée avec une grande vitesse) la puissance va etre petite ou grande
Ainsi, si le travail est réalisé en peu de temps (ou si la force est
appliquée avec une plus grande vitesse), la puissance mécanique sera plus grande.
La puissance mécanique est donc directement proportionnelle à la
quantité de travail, à la vitesse auquel il est réalisé et au déplacement
de l’objet. La puissance est également inversement proportionnelle à la
durée du travail.
Puissance mécanique et exercices
Exercices développant une puissance mécanique élevée
=
Exercices de type explosif
Pour atteindre une puissance mécanique élevée : …
- La force sera élevée :
Exercices monoarticulaires = 30 à 45 % de la force maximale
Exercices multiarticulaires = 70 % de la force maximale - La fréquence d’exécution sera élevée
Alors en bref la puissance mécanique est (3)
Puissance mécanique
Attention !
Grande vitesse et grande force
Moins de contrôle sur le mouvement
Risque de blessure plus élev
