Nouvelles méthodes pour améliorer la technique de saut en hauteur
Les techniques de formation des athlètes ont radicalement changé. La principale technique était l'imitation des athlètes de haut niveau, actuellement des systèmes plus complexes sont utilisés comme des tests médicaux et psychologiques, des études d'alimentation, des analyses biomécaniques, etc.
Comme on le sait, la biomécanique étudie le mouvement corporel par les lois fondamentales de la mécanique et Léonard de Vinci et Galileo, XV. et XVI. De prestigieux scientifiques des siècles sont considérés comme des pionniers de la biomécanique actuelle. Dans le but de répondre aux différents sports et grâce aux progrès des ordinateurs, cette science s'est considérablement développée et est devenue un outil indispensable pour trouver les facteurs qui influencent la compétence et la technique de l'athlète.
Sous la coordination du Comité Olympique International, le CEIT et d'autres centres de recherche internationaux ont réalisé des analyses biomécaniques de sportifs qui ont participé aux Jeux Olympiques de Barcelone de 1992. L'information pour la réalisation des analyses a été obtenue par trois caméscopes. Ensuite, des calculs mathématiques ont été effectués pour simuler le mouvement sur l'ordinateur, ce qui suppose en plus d'approfondir la mécanique de certains sports, obtenir des animations spectaculaires.
La figure 1 montre l'un des sauts réalisés par Javier Sotomayor, propriétaire du record du monde. Cet article peut être considéré comme une continuation des recherches effectuées alors et vise également à être une aide pour voir comment ces calculs sont effectués. Pour cela, nous développerons un simple modèle d'analyse de saut en hauteur. Ce modèle explique que les mouvements des différentes parties du corps, la dynamique musculaire et les relations neuromusculaires entre eux, permettent de réaliser des mouvements compliqués de manière optimale et coordonnée.
Saut en hauteur : bases de la technique
Comme dans n'importe quel test d'athlétisme, dans le saut en hauteur il faut vaincre les forces de la nature, dans ce cas celle de la gravité, et il s'agit de réaliser la séquence de mouvements à effectuer pour dépasser la barre horizontale à une hauteur.
La hauteur maximale atteinte dans le saut peut être divisée en trois hauteurs d'attaque, hauteur de vol et hauteur libre. La hauteur d'attaque (H 1) est la hauteur du centre de gravité de l'athlète au moment de l'attaque. La hauteur de vol (H 2) est la différence entre la hauteur maximale atteinte par le centre de gravité et la hauteur d'attaque. La hauteur de vol dépend uniquement de la vitesse verticale atteinte par l'athlète après l'attaque.
Enfin, la hauteur libre (H 3) est la différence entre la barre et la hauteur maximale qui atteint le centre de gravité. Pour sa part, la valeur de la hauteur libre dépend de la vitesse de rotation qui mène de la position d'attaque presque verticale à la position sur la barre, presque horizontale, et des mouvements que l'athlète doit effectuer pour passer sans tirer la barre. Par conséquent, la hauteur libre dépend du style de saut de l'athlète.
Dans le développement de la technique de saut en hauteur, vous pouvez distinguer différents styles: ciseaux, ventre, Fosbury, etc. L'expérience a montré que le style “Fosbury” est le plus efficace et le plus largement utilisé par les athlètes contemporains. C'est donc ce que nous allons analyser dans cet article.
Modèle biomécanique
Le mouvement de l'athlète au moment du saut est très complexe et donc difficile à interpréter. Le mouvement doit donc être simplifié pour mieux travailler. Cependant, les caractéristiques les plus importantes du mouvement doivent être maintenues pour que le résultat soit correct.
Dans ce cas, l'athlète est représenté par un système constitué de trois éléments rigides (pattes, cuisse et tronc) qui se rejoignent en deux articulations (genou et hanche) et le mouvement de l'athlète est dû à six groupes musculaires.
Pour sa part, les équations correspondant au modèle mécanique à utiliser peuvent être obtenues par des méthodes usuelles dans l'analyse dynamique: Équations de Newton, méthodes de travail virtuel, etc.
Où les vecteurs de position, vitesse et accélération des coordonnées décrivant le système 0, 0, 0, sont le vecteur qui forme la force de gravité F G et le vecteur de force musculaire F M.
Chaque muscle est remplacé par un système de trois éléments. Le muscle lui-même est formé par un élément récapitulatif (EL) qui fonctionne parallèlement et un élément passif (EP). La force que peut exercer le muscle dépend de sa longueur, de sa vitesse de raccourcissement et de l'activité musculaire exercée par les nerfs. L'élément abrégé tient compte de toutes ces relations, tandis que l'élément passif représente les caractéristiques élastiques du muscle dans des conditions détendues. Dans notre cas, le muscle est en série avec l'élément (CE) qui représente le tendon et est linéairement élastique.
Cette pratique simplifie assez le mouvement et, en outre, on tient compte de l'interdépendance entre la dynamique du mouvement, la dynamique musculaire et le rapport neuromusculaire.
Le paramètre d'entrée à ce modèle est le stimulus nerveux au fil du temps et peut être mesuré expérimentalement en utilisant des techniques d'électromyographie (EMG). En plaçant des électrodes sur la surface musculaire, vous pouvez obtenir l'image graphique des signaux électriques correspondant aux activations musculaires. Dans ce cas, étant donné que les mouvements de l'athlète sont instantanés, les muscles sont censés acquérir une grande stimulation dans un court laps de temps.
Formulation
Si nous analysons le modèle choisi, nous observons que dans le saut de l'athlète interviennent deux types de variables :
Conditions initiales : angle initial du corps par rapport au sol 0 0 , vitesse horizontale Vx 0 , vitesse verticale Vy 0 et vitesse angulaire w 0, toutes mesurées au moment de l'attaque. Les valeurs de ces variables doivent être limitées pour être fournies à la capacité humaine.
Excitation musculaire au fil du temps: les stimuli nerveux doivent se situer dans un intervalle de temps, entre le début du stimulus t 1 et la fin t 2.
Si nous fournissons à toutes ces variables des valeurs réelles correspondant à un saut, vous pouvez obtenir la simulation du saut à l'aide de l'ordinateur et la valeur de la hauteur dépassée. D'autre part, les techniques d'optimisation mathématique permettent d'obtenir des valeurs optimales pour les conditions initiales et les stimuli nerveux qui se trouvent dans les possibilités de l'athlète.
Cette information est très utile pour l'athlète et, comment pas, aussi pour l'entraîneur. Avec cet outil, l'athlète, en plus de connaître les caractéristiques à corriger, peut connaître la combinaison de forces musculaires pour obtenir un saut optimal.
Résultats
Dans la figure 7 on peut observer la simulation du saut optimisé du modèle avec des caractéristiques moyennes de sauteuses de hauteur supérieures. Athlète de 1,9 mètres de haut et 75 kg de poids avec une vitesse verticale en attaque de 5 m/s. Si nous représentons la simulation sous forme graphique, nous verrons qu'elle a une grande similitude avec ce que font les sauts de hauteur supérieurs en réalité.
L'athlète dépassera 2,42 m de hauteur. Dans le tableau supérieur sont recueillies les différentes parties de la hauteur.
Étude des conditions initiales: sachant que la hauteur libre est de 2,5% de la hauteur totale, on peut refuser ce composant de la hauteur. En supposant que toute la hauteur qui a dépassé est égale à celle atteinte par le centre de gravité de l'athlète, nous pourrions nous approcher de la hauteur qui a dépassé l'athlète par la formule du tir parabolique. Par
conséquent, la hauteur obtenue dans ce cas dépendra de la hauteur initiale du centre de gravité et de la vitesse verticale. Dans tous les tests effectués, une fois le saut optimisé, il a été confirmé que le sauteur de hauteur utilise la vitesse verticale maximale qui peut atteindre. Ce résultat est logique puisque l'équation (2) montre que la vitesse verticale est le paramètre le plus efficace à la hauteur dépassée. La dépendance de la hauteur initiale du centre de gravité influence également directement, ce qui fait 0 = 90°.
La vitesse horizontale et verticale sont moins efficaces. Le premier affecte à peine la hauteur atteinte et sa valeur est liée à l'interaction avec le sol en attaque, considéré comme 0,5-0,6 de la vitesse verticale. Pour sa part, la valeur de la vitesse angulaire doit être telle que le sauteur de hauteur atteint une position horizontale sur la barre.
Étude du mouvement et des muscles: le sauteur de hauteur commence à tourner tout d'abord droit; à mesure qu'il s'approche de la barre, il tourne la hanche et plie le genou. Dès que la hanche dépasse la barre, l'athlète se penche brusquement sur le côté opposé, montant la cuisse vers le haut. Lorsque le dos de la jambe est près de la barre, au contraire, il étirera les jambes. L'inclinaison de la hanche et l'étirement du genou assurent la sécurité de l'athlète lors de l'atterrissage, en adoptant une position « L ».
L'évolution des forces exercées par les différents groupes musculaires considérés peut être observée dans les graphiques de la figure 8.
Conclusions
La méthode d'analyse du mouvement humain présentée dans cet article conditionnera les recherches futures, en fixant la nouvelle base. La plupart des études réalisées jusqu'à présent ne tiennent compte que de la dynamique du squelette. Ici, au contraire, on a tenu compte de la structure musculaire complexe et des relations neuromusculaires, formant un modèle simple et pratique qui décrit avec précision le mouvement réel.
Hauteur (m) | Pourcentage (%) | |
Hauteur d'attaque | 1,08 | 44,6 |
Une fois les résultats analysés, le saut en hauteur est un test très technique. La hauteur dépassée, en plus de dépendre de la force instantanée de la jambe d'attaque qui limite la vitesse de décollage, est influencée par d'autres caractéristiques telles que la structure du corps, l'élasticité et les techniques de coordination des mouvements. Par conséquent, on peut dire que la force, la puissance musculaire et la préparation générale de la coordination entre les différentes parties du corps sont nécessaires pour améliorer le niveau de l'athlète.
Enfin, dire qu'une telle approche ouvre les portes à d'autres problèmes de toutes sortes, comme le sport, la réhabilitation ou l'orthopédie.
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