1. Bases biomécaniques de la performance

1. La flottaison

Deux forces rentrent en compte dans l’eau, la force de pesanteur et la poussée d’Archimède. La force de pesanteur c’est P = m X g (g=gravité), elle est appliquée au centre de gravité de l’objet ou du corps, elle est verticale. Dans le milieu aquatique, la poussée d’archimède intervient.

" Tout corps plongé dans un liquide subit de la part de ce liquide, un poussée opposée au poids du volume de liquide déplacée ". Elle est dirigée vers le haut et son point d’application est le centre géométrique du volume déplacé (centre de poussée).

 

Si un individu pèse 70 kg et a un volume corporel de 73 L (73 L de volume déplacé), alors la poussée d’archimède est de 73kg, le volume de la partie émergée est égale à la différence entre la poussée d’archimède et le poids corporel.

Dans l’eau salée (+ dense), l’homme subira une poussée d’archimède de plus de 73kg et flottera beaucoup plus.

Niveau de flottaison du nageur

Il existe un test de flottaison, un système de repérage sur le visage (0 à 7) informe sur la flottaison. Le nageur sera en inspiration forcée puis bloquera en position verticale et statique.

En expiration forcée, tous les individus coulent.

L’élève peut-il améliorer sa flottabilité où est-elle déterminée par ses caractéristiques morphologiques ?

Un élève normalement constitué doit accepter de conserver une grande partie du corps immergé pour bien flotter, les caractéristiques morphologiques comme le poids, la densité, des os, des muscles sont différents selon les individus (certains flottent mieux que d’autres) mais en soufflant dans l’eau de manière importante, tout le monde coule. Il faut donc adopter un comportement particulier pour bien flotter, immerger une vaste partie du corps et conserver un grand volume d’air en inspirant.

Une mauvaise flottabilité signifie que le nageur ne sera pas un bon dossiste ni bon en demi-fond mais pourra être un bon sprinteur.

Pour bien flotter, il faut un grand volume immergé et conserver une inspiration forcée.

Lors de l’apprentissage de coulée, on ne donnera pas de consignes respiratoires.

Balle de Tennis et boule de pétanque

 

 

 

Le corps humain flotte-t-il naturellement ?

La flottabilité du corps humain dépend de la densité du milieu et du sujet. On flotte mieux dans l’eau salée (1,025 à 15°C que dans l’eau douce (1,00 à 25°C). La densité du corps humain correspond au rapport de son poids et de son volume.

Plus les masses osseuses et musculaires de l’individu sont importantes et plus sa capacité inspiratoire est faible, moins il flotte.

La plupart des individus flotte en inspiration forcée mais leurs caractéristiques anthropométriques déterminent une capacité à flotter plus ou moins bien.Le niveau de flottabilité dépend de la répartition de la masse osseuse et de la masse musculaire de l’individu. Les femmes ont plus de graisse et flottent mieux que les hommes (22% contre 15%)

2. L’équilibre aquatique

Définition : c’est l’état de repos du corps d’un sujet soumis aux forces de pesanteur équilibrées par celle de la poussée d’archimède.

La flottaison correspond à la position verticale

L’équilibre aquatique correspond à la position horizontale statique.

L’équilibration aquatique correspond à la position horizontale statique en mouvement.

3 types d’équilibre

stable

instable

indifférent

Le couple de redressement

C’est le passage de la position horizontale à la position verticale en statique, mains solidaires au corps, inspiration forcée.

Le couple de redressement est le rapprochement des deux forces (même axe)

Une personne ayant un mauvais couple sera nulle en dos et en ½ fond.

Différentes zones du corps en % du poids total du corps

Tête 7%

Tronc 43%

Membres supérieurs 12% (avant bras 4%, bras 6%, mains 2%)

Membres inférieurs 38% (cuisse 24%, pied 4%, mollet 10%)

Peut on améliorer l’équilibre horizontal ?

Placer les bras dans le prolongement de la tête

Sur le dos en écartant les mains (en croix)

En ajoutant une poussée sur le mur ou sur le sol

En tractant

Il faut ajouter une propulsion pour améliorer l’équilibre.

Quels sont les changements de repère nécessaires pour permettre un équilibre horizontal ?

Bien nager c’est d’abord nager à plat afin de diminuer les résistances à l’avancement. Pour s’équilibrer horizontalement, il est nécessaire de basculer la tête, engager les épaules, aligner les différents segments corporels.

Le débutant relève la tête pour respirer et accentue le couple de redressement. Pour respirer, il faut sortir la bouche sans lever la tête ; la prise d’information pose également problème, le débutant lève la tête pour savoir où il est.

Quels sont les prérequis à l’apprentissage de la coulée ?

Augmenter la tonicité axiale du corps (gainage, alignement) afin d’aider l’enfant à lutter contre le réflexe de redressement (lever de tête). Nous l’inviterons à se raidir, à fermer les yeux, à maintenir un objet coincé entre le menton et la poitrine. On peut travailler les postures du corps projectile à l’extérieur du bassin ;

Pourquoi une nage efficace s’appuie-t-elle nécessairement sur un axe du corps stable ?

Pour le nageur, la construction d’une motricité aquatique nécessite un axe organisé et tonique (fixation du bassin) permettant :

Aux différents segments propulsifs d’être ancrés sur un support solide

Transmission des forces entre train inférieur et train supérieur

Cela diminue les résistances à l’avant si l’individu est à l’horizontal avec un corps projectile.

Rappel :l’efficacité du déplacement correspond à la somme des forces de propulsion à laquelle on retranche la somme des forces de résistance à l’avant. Donc l’équilibre horizontal est doublement nécessaire à l’efficacité et cette logique d’action est encore plus vrai en dos et crawl.

Quelles sont les différentes formes de déséquilibre occasionnées par la nage ?

Le roulis se caractérise par des oscillations latérales selon un axe longitudinal.

Le lacet est un ensemble d’oscillations transversales et horizontales.

Le tangage est un mouvement oscillant autour d’un axe vertical.

Le pilonnement de bas en haut selon un axe vertical.

L’embardée de droite à gauche selon un axe horizontal.

Quelles sont les facteurs de déséquilibre ?

En statique, les déséquilibres peuvent être causés par la densité hétérogène des différentes parties du corps. Plus le nageur se déplace lentement, plus les sources de déséquilibre statique se manifeste dans sa motricité. Ainsi les nageurs ayant un couple de redressement important (ils descendent vite) éprouvent plus de difficultés à nager sur des distances longues à allure lente.

Respiration

Prise d’information, le débutant sort la tête, cela provoque un couple de redressement et l’enfoncement des jambes. En dos, le déséquilibre lors du " tour de tête " pour situer le mur.

Les actions propulsives elles mêmes, le roulis quand le nageur croise la main et l’avant bras franchissent l’axe de développement. Un lacet, lorsque les bras croisent l’axe longitudinal du corps au moment de la pénétration du bras dans l’eau.

Un tangage : lorsque la traction des bras est trop dirigée vers le bas ou quand la poussée s’effectue vers le haut.

Pilonnement en dos : le nageur tire les bras tendus.

En papillon et en brasse, le tangage est le déséquilibre majeur observable quel que soit le niveau de pratique.

Le retour aérien

Nager les bras tendus (passages latéraux) est source de déséquilibre et d’oscilllations.

La relation équilibre-déséquilibre

Le rôle des jambes est prioritaire dans la rééquilibration.

3. Les prises d’information

Le fait d’être dans l’eau à l’horizontal suffit à modifier les prises d’information. Si les informations visuelles diminuent, les repères kinesthésiques augmentent. Le nageur doit chercher à percevoir les actions qu’ils produisent dans l’eau pour avancer. Il lui faut donc sentir son action sur l’eau et les effets produits sur son déplacement. Pour cela, il associe toutes les informations (feedback) en particulier les informations visuelles, tactiles et proprioceptives. Le passage en position horizontale, qui impose une perte des appuis tactiles solides, plus l’immersion de la tête (diminution des informations visuelles et auditives) valorise par conséquent les informations proprioceptives.

Les types d’information

Les informations hétéroceptives

Elles permettent de se renseigner sur le monde extérieur. Les informations visuelles sont modifiées lors de l’immersion de la tête et du passage du corps à l’horizontal, la vision devient floue et limitée latéralement. La vision périphérique est réduite. Les informations sont parallèles au sens de déplacement quand on marche, elles sont perpendiculaires quand on nage. Les informations visuelles permettent de situer le déplacement du corps par rapport à un milieu normé (piscine, ligne de fond, ligne latérale)). La vision a un rôle de contrôle, de comparateur, de vérificateur dans ce milieu stable.

Crawl : regard oblique qui tend à la verticale. Le contrôle visuel peut également se réaliser latéralement, en compétition pour regarder les adversaires.

Dos : en plein air, l’absence de repère au plafond impose une adaptation perceptive. Le déclenchement d’un virage nécessite des prises de repères visuels

Les informations tactiles se situent au niveau des pieds et des mains, ce sont les sources d’information permanentes et primordiales (même si les appuis sont fuyants)

Les informations auditives n’ont qu’un rôle annexe (excepté pour les non-voyants), elles sont utiles dans certaines situations spécifiques d’urgence ou pédagogiques.

Les informations gustatives et olfactives n’ont pas de rôle direct.

Les informations proprioceptives

Les informations sur le corps et sa position dans l’espace en relation avec les récepteurs sensoriels.

Les informations kinesthésiques sont dynamiques.

Les informations statésthésiques sont statiques, elles proviennent des récepteurs situés dans les muscles, tendons, les fuseaux neuro-musculaires et les articulations.

Les informations labyrinthiques sont issues du saccule et de l’utricule en statique, des 3 canaux semi-circulaires en dynamique.

Comment un bassin olympique est-il matérialisé ?

La structure des bassins de natation est réglementé pour homologuer les records et homogénéiser les conditions de confrontation.

Les prises d’informations dépendent elles du niveau d’expertise ?

Le débutant conserve des informations visuelles et auditives terrestres ainsi que des informations tactiles (le bord du bassin)

L’expert accepte l’absence de contact solide associée et la position horizontale entraîne une diminution des informations visuelles et auditives. En revanche, les informations proprioceptives (kinesthésiques) sont privilégiées. Elles sont plus fines, plus rapides, ils utilisent de nombreux feedback. L’expert est capable de s’adapter efficacement aux informations qu’il prend, il sait sélectionner les informations les plus pertinentes et faire abstraction des autres. Il anticipe.

Les meilleurs ont un couplage direct informations-muscles sans passer par le cerveau (il ne conscientise pas). L’adaptation aux conditions du milieu est faite dans l’instant (cas THORPE).

4. La notion de résistance à l’avancement

Le nageur doit créer des forces propulsives tout en cherchant à réduire les résistances à l’avancement en milieu aquatique. Ces résistances à l’avancement s’appliquent sur le nageur quel que soit son niveau mais avec une intensité différente selon la vitesse, la forme et la position dans l’eau.

Les facteurs de la résistance active dans l’eau

R= k S V²

Avec : k = coefficient de forme

S = surface de mètre-couple

V² = vitesse de déplacement

 

 

La vitesse est caractéristiques hydrodynamiques (Cx dépend de k et S) et du carré de la vitesse (V²)

R= Cx V²

Effet de la vitesse

Plus la vitesse augmente, plus les résistances sont importantes. Les variations de vitesse ont aussi une incidence sur les freinages du corps dans l’eau, le nageur nageant plus vite la première partie de course dépensera plus d’énergie pour vaincre la résistance à l’avancement.

Il est plus favorable de conserver une vitesse que d’en créer une autre.

Effet de la surface de mètre-couple

Un nageur non-expert relevant la tête dans la coulée augmente la surface de mètre-couple et ralentit.

Effet de forme

On va plus loin en recherchant la forme la plus hydrodynamique. Le débutant met les bras le long du corps alors que l’expert tend les bras vers l’avant. Un corps allongé, droit, gainé présente moins de résistance.

Types de résistance à l’avancement (nageur en déplacement)

Un nageur en déplacement est soumis à 3 sortes de résistance

Traînée de forme

Elle est appelée traînée de forme car elle dépend de la forme du corps du nageur au cours de son déplacement dans l’eau.

Traînée de vague

La zone de pression freine l’avancement du nageur.

Traînée de frottement

Lorsqu’un nageur nage dans un fluide, il y a écoulement du fluide autour du corps.

Cet écoulement peut être soit laminaire (les molécules glissent de façon homogène) soit turbulent. Le débutant rentre la main et amène de l’air d’où une perturbation.

Amélioration : le rasage, les combinaisons, température et viscosité de l’eau.

Les résistances ont-elles des conséquences identiques pour des nageurs de niveaux différents ?

Chez le débutant

Il a tendance à nager verticalement (position terrestre), le problème essentiel est de réduire la surface de mètre-couple et de nager horizontalement ;

Chez le débrouillé

La position horizontale est acquise et la vitesse est plus importante, le travail de la forme (k) pour réduire les résistances est nécessaire.

Chez l’expert

On travaille la propulsion, le gainage du bassin, l’alignement dans l’axe. On équilibre les courses.

 

1. Différents paramètres de l’efficacité propulsive

Associée à la réduction des résistances à l’avancement, la vitesse de déplacement du corps est le résultat de l’action coordonnée des membres supérieurs et inférieurs. Ceux-ci créent et maintiennent des appuis sous forme de force propulsive dans le milieu aquatique fuyant. Si de nombreuses solutions existent, elles n’ont pas toutes la même efficacité, leurs coûts énergétiques et leurs difficultés de réalisation ne sont pas équivalentes.

Paramètres de l’efficacité propulsive

Paramètres spatiaux

1)quantité de surface propulsive du corps durant le déplacement

2)le profil des surfaces propulsives

pour une même quantité, le profil fera différence, les paddles droites ont plus d’appui.

3)orientation des surfaces propulsives, en brasse les paumes vers l’extérieur sont plus efficaces que les paumes vers l’intérieur

4)longueur des surfaces propulsives

5)profondeurs des surfaces propulsives, profondeur optimale et pas maximale, recherche de l’eau " dure ".

6)coordination spatiale, organisation des mouvements de jambe et bras, coordination.

7)forme spatiale des retours, moins il y a de résistance sur le retour, plus la nage est efficace, en crawl : retour aérien, en brasse : retour aquatique. Le crawl est donc plus rapide que la brasse.

Paramètre temporels de la propulsion

1)vitesse de déplacement des appuis

2)rythme de déplacement des appuis, mouvement rectiligne, accélération du mouvement, un mouvement en S est une suite d’accélération.

3)continuité des surfaces propulsives, liaison entre les bras et les jambes

Il coûte davantage de créer une nouvelle force que d’entretenir une force déjà existante.

4)forme temporelle des retours, la rapidité du retour aérien sera recherchée.