LICENCE 1

I°- GENERALITE

Les Enseignants d’EPS et les entraineurs devraient être capable d’analyser les techniques requises et de les modifier pour obtenir
les améliorations souhaitées chez un élève ou sportif particulier.

- Quelle est la technique appropriée ? Et quelles sont les modifications à apporter ?

La solution la plus simple et la plus souvent utilisée pour supporter ces difficultés, est de copier les techniques requise par l’épreuve
ou la discipline sportive utilisée par les champions actuels.

- Faut-il copier la technique des champions actuels ?

Le problème rencontré est alors que les sportifs de haut niveau ont très souvent des techniques différentes et qui sont copiées par les
enseignants ou les entraineurs et les sportifs que ce soient les bons ou les mauvais côtés.

• Quels sont les paramètres qui peuvent différencier la technique ?

- Les points forts et les points faibles de l’individu
- Comment choisir ?
• La technique qui s’adapte mieux à chaque individu.
- Les forces
- Les faiblesses
- La condition physique
- La souplesse

Comment peut-on reconnaitre la Technique correcte ?

Comment peut-on identifier les causes des fautes ?

Pour répondre à ces questions, il nous faut comprendre ce qui ce produit lors du mouvement du corps humain, ainsi, nous serions
capable de :

- Mieux observer et avec l’expérience, de développer ‘’l’œil de l’entraineur’’

- Analyser les mouvements en nous basant sur nos connaissances et nos observations.

En somme, il nous faut avoir une connaissance sur la Biomécanique. Qu’est-ce que c’est la Biomécanique ?

La biomécanique c’est l’action d’un ou des muscles tirant sur l’os. C’est, aussi, la connaissance des mouvements, de la position d’un
segment du corps humain par l’action de tel ou tel muscle ou groupe musculaire. Cette notion est tirée de la connaissance de
l’Anatomie générale et de l’Anatomie fonctionnelle.

Biomécanique est considérée sur deux plans :

1) Sur la base anatomique ou anatomie fonctionnelle : quel muscle ou groupe musculaire produit tel ou tel mouvement. On
parle de Biomécanique
2) Sur la base des sciences physiques : on ne considère que des caractères du mouvement et de la force. On parle de Mécanique
Humaine. Dans ce cas, on ne parle que de deux phénomènes :
• Le mouvement (déplacement)
• La force
Dans ce cours, nous ne parlons, uniquement, que de la Mécanique Humaine, qui nous servira de comprendre un mouvement
humain et de savoir comment avoir ou corriger ce mouvement, c’est-à-dire la technique sportive.

BIOMECANIQUE

Biomécanique Mécanique humaine

(Explication sur l’anatomie) (Explication sur les sciences physiques)

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II°- DEFINITION

La biomécanique c’est la science qui étudie et cherche à comprendre les forces internes et externes qui s’exercent sur un corps
humain et les effets qu’elles produisent.

III°- LES TERMES UTILISES EN MECANIQUE HUMAINE

1°- LES FORCES

Les forces produisent le mouvement ou le déplacement. Une force est simplement l’une des actions suivantes : tirer ou
pousser. La force n’est pas visible, mais, nous savons qu’elle existe à cause des effets qu’elle produit. On distingue trois groupes de
forces combinées pour produire le mouvement (action isolée) ou le déplacement du corps :

• Les Forces Internes : qui sont les forces créées à l’intérieur du corps humain, par l’action des muscles tirant sur les
os (contraction musculaire), en complémentarité avec les forces qu’on peut créer avec le déplacement d’un segment
(notion de transfert) ou du corps (notion d’élan)
• Les Forces Externes sont celles qui s’exercent à l’extérieur du corps et qui sont indépendant de notre volonté. Nous
avons :
o La force de la Pesanteur qui est toujours présent dans le milieu atmosphérique. Elle est considérée comme la
référence pour toutes les autres forces, dans la théorie, car nous connaissons tous ses caractéristiques.
Origine : centre de gravité, direction : verticale, sens vers : le bas, intensité : P = 9,81 Newton ou kgf ,
o la force du vent (en plein air),
o la force de frottement (contact entre les deux corps)
o la force d’Archimède (uniquement dans un milieu aquatique et selon la densité de l’eau), = Poids du volume
du fluide déplacé

• Les forces créées par la position de l’objet en déplacement :

o existence du déplacement en courbe
o position de l’axe longitudinal de l’objet, en question (inclinaison)
o inclinaison de la surface de contact

On distingue deux forces de mêmes natures, de même grandeur, mais de sens opposé : la force centrifuge (qui fuit du centre) et la
force centripète.(sens vers le centre) : maintenir un objet dans une trajectoire incurvée, curviligne.

En un mot, les forces internes provoquent le déplacement voulu du corps tandis que les forces externes ont tendance à empêcher ce
déplacement. Donc ce déplacement va être le résultat de la combinaison de toutes ces forces

2°- LES TYPES DE MOUVEMENTS

- le mouvement linéaire : il se fait le long d’une ligne droite

- le mouvement en rotation : il se fait autours d’un axe
- le mouvement général : c’est la combinaison des deux types de mouvement. Par exemple : le corps d’un coureur est en
mouvement linéaire, mais, ce dernier est causé par un mouvement de rotation des jambes. Les deux formes de mouvement
se combinent pour produire le mouvement général.

3°- LA VITESSE : elle indique à elle allure et dans quelle direction un objet se déplace

4°- L’ACCELERAYION : elle indique à quelle rapidité la vitesse change en augmentant.

5°- LA DECELERATION : elle indique à quelle rapidité la vitesse décroit

v -

- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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6°- ELAN :

L’élan est la quantité de mouvement qu’un corps possède. Elan = Force = masse x vitesse. L’élan est considéré comme une
force interne qui peut s’additionner à la contraction musculaire. Nous pouvons créer deux sortes d’élan (force) :

- L’élan rectiligne qui est une quantité de mouvement résultant d’un déplacement rectiligne ; exp : course effectuée avant de
sauter. Cette course est un déplacement du corps entier et qui produit une quantité de mouvement vers la fin. Cette quantité
de mouvement = force
- L’élan angulaire est une quantité de mouvement de rotation provenant d’un déplacement angulaire, curviligne ou en
rotation. Exp ; élan angulaire produit par le mouvement de pendule avant de faire la figure de ‘’soleil’’ à la barre fixe ou
lancer de la jambe libre à l’impulsion du saut en longueur.

Elan angulaire = Moment d’inertie x vitesse de rotation

Moment d’inertie = masse x d ; avec ‘’d’’ = distance entre le centre de gravité et l’axe de rotation de l’objet.
• Il est donc proportionnel à la taille de l’objet

Axe de rotation

Centre de gravité

A et B ont la même masse ; B oscille beaucoup plus rapidement que A

• Réduire la taille va augmenter la vitesse de rotation. Par²exemple : en course de vitesse, les bras doivent être fléchis
• Augmenter la taille ralentira la vitesse de rotation. Par²exemple :l’utilisation des bras en l’air lors de l’envol au saut
en longueur (style du double ciseau), freinage lors d’une rotation en patinage artistique.

7°- TRANSFERT D’ELAN

Nous pouvons créer une force par l’intermédiaire du mouvement (déplacement) d’un segment de notre corps. Cette force créée dans
une partie du corps peut être transférée vers une autre partie opposée, afin d’augmenter l’intensité la contraction musculaire de cette
partie ou du segment responsable du déplacement.

Ce transfert est effectif sous deux conditions :

➢ Le mouvement servant à la création de la force doit être bloquée. Bloquer =› V = 0 m/s dans F= m x v
➢ Le mouvement de transfert doit être réalisé avant la perte de contact ; après la perte de contact, la trajectoire du
centre de gravité est déterminée, aucune application de force ne peut plus être effectuée.

8°- LA SOMME DES FORCES

Les forces internes et externes vont s’exercer sur le corps humain et leur somme va donner ce qu’on appelle : FORCE
RESULTANTE qui déterminera la trajectoire du centre de gravité. Ainsi, les forces (internes et externes) qui ont donné cette force
résultante sont les forces COMPOSANTES.

Pour faire la somme de deux ou plusieurs forces, on doit trouver leur résultante, en procédant à la construction d’un ou de plusieurs
parallélogramme de forces successifs.

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Dans la pratique sportive, la somme des forces est très importante pour l’effet qu’elle provoque sur la trajectoire du centre de gravité
et la grandeur de l’accélération de celle-ci.

Principes

• Utiliser les articulations qui peuvent être utilisées : pour produire l’effet maximum, il faut combiner l’action des forces de
chaque articulation. Cela va permettre d’obtenir d’un mouvement le plus de vitesse et d’accélération possibles.
• Utiliser chaque articulation dans l’ordre : quand plusieurs articulations sont utilisées dans une technique, leur ordre et leur
enchainement dans le temps sont très importants. Ce principe nous indique quand il faut utiliser les articulations. Un
mouvement devrait commencer avec les groupes musculaires les plus gros et continuer progressivement en faisant usage
des plus petits muscles (du plus gros au plus petits). De cette manière, on produit des forces optimales, une continuité et un
mouvement régulier. Dans le mouvement continu et régulier, les forces s’ajoutent. Les forces engendrées par une partie
du corps vont être renforcées par la force engendrée par les articulations utilisées par la suite : il y a coordination (réalisation
du mouvement dans le temps) et synchronisation (réalisation dans le temps et dans l’espace) des mouvements utilisés dans
la technique.

• L’athlète passe au-dessus de la barre alors que le C.G. passe à travers ou au-dessous de celle-ci.

9°- LE CENTRE DE GRAVITE

La pesanteur est une force qui est toujours présente et s’exerce sur trouvant dans l’atmosphère. Sa direction est la verticale
avec un sens de haut vers le bas et une intensité de 9,81 Newton. C’est un point imaginaire à travers lequel la force de gravitation
agit. Pour un corps solide dont la masse est uniformément répartie, le C de G est situé en son milieu. Par contre, si cette masse n’est
pas bien répartie, le C.G. se situe du côté de la partie plus lourde de telle sorte que ce C.G. constitue son point d’équilibre spatial.
Ainsi, pour le corps humain, qui est un solide non uniforme et constitué par plusieurs segments dépendants, le C.G. peut se déplacer
soit à l’intérieur du corps, soit à l’extérieur suivant la position de ces segments et leur répartition en masse corporelle.

Selon D. WINTER, le corps humain est composé de 14 segments. La détermination du C.G. de ces segments permet de
situer la position du corps, à chaque position et à chaque instant. Pour un homme, normalement constitué et en station debout, le
C.G. se situe à l’intérieur du corps, au niveau du L6

Implication dans la technique sportive

Le saut en fente Le saut en extension

10°- LA TRAJECTOIRE DU CENTRE DE GRAVITE

Tout athlète ou objet est projeté en l’air par la force Résultante (résultat de la somme de toutes les forces). Soumis à la force de la
pesanteur, celui-ci va être attiré vers le sol et redescend. Le centre de gravité va donc suivre une trajectoire curviligne appelée :
parabole, au moment de la perte de contact

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Cette trajectoire parabolique est tangente à la force résultante, elle est déterminée et caractérisée par 3 paramètres :

- Vitesse au moment de la perte de contact, appelée vitesse initiale ou V0

- Angle au moment de la perte de contact, angle initial ou A0
- Hauteur du centre de gravité, au moment de la perte de contact, hauteur initiale ou H 0

Cas : - A vitesse égale et angle égal, la performance dépend de hauteur du CG. Si H1>H0 => Perf 1 > Perf 0
- A hauteur égale et angle égal, la performance dépend de la vitesse du CG. Si V1>V0 => Perf 1 > Perf 0
- A vitesse égale et hauteur égale, la performance dépend de l’angle du CG. L’angle optimal pour lancer loin est de 45°
(voir le schéma ci-dessous)

IV°- LES GRANDS PRINCIPES DES MOUVEMENTS

1°- Le premier principe de mouvement de I. Newton : la loi de l’inertie

‘’Tout corps reste en état de repos ou en état de mouvement uniforme dans une ligne droite à moins qu’une force extérieure n’agisse
sur lui’’

2°- Le deuxième principe de mouvement de I. Newton : la loi de l’accélération

‘’L’accélération d’un corps est proportionnelle à la force qui la produit et suit la même direction que cette force’’

3°- Le troisième principe de mouvement de I. Newton : la loi de la réaction

‘’Pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée’’

N.B

➢ La direction de la force résultante est déterminée par deux points :

• la position de l’appui (pied ou main) au moment de la perte de contact
• la position du centre de gravité au moment de la perte de contact
➢ La direction de la force résultante est tangente à la trajectoire du C.G.
➢ C’est la grandeur de la résultante qui détermine l’amplitude de la trajectoire du C.G.
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 En biomécanique, il faut comprendre que le phénomène le plus important est : la connaissance et la
détermination de la trajectoire du Centre de Gravité, en fonction de l’objectif du mouvement sportif en
question.

LES LEVIERS
Définition
Un levier est une barre rigide, mobile autour d'un point fixe (point d'appui, axe de rotation) et soumis à 2 forces qui tendent à le faire
tourner en sens opposé.

On peut choisir arbitrairement un sens de rotation positif : une force aura une action positive, l'autre aura une action négative, ces 2
actions peuvent s'annuler créant ainsi un équilibre.

On note généralement :

• P (puissance) la force active du sujet, c'est la force musculaire (la pesanteur peut s'y ajouter si elle agit dans le sens du
mouvement),
• R la résistance (résistance) la force qui résiste au mouvement, C'est généralement une force externe au corps (pesanteur,
force extérieure, résistance de muscles antagonistes, tensions ligamentaires...),
• A le point d'appui c'est à dire l'axe de rotation, le sens de rotation positif est traditionnellement le sens horaire.

Force : La force appliquée à un corps est ce qui modifie ou tend à modifier l'état de ce corps. Une force peut tendre à accélérer,
freiner la vitesse d'un corps, changer sa direction ou le déformer. Une force est caractérisée par un vecteur lui-même caractérisé
par son intensité, sa direction et son sens. Unité : N (le Newton), 1N permet de déplacer une masse de 1kg par m/s2

Intensité d'une force : c'est l'action plus ou moins grande avec laquelle elle agit (la force musculaire humaine est en rapport avec
le nombre et l'épaisseur des faisceaux qui se contractent - Cf. Section physiologique).

Bras de levier : c'est la distance (d) qui correspond à la perpendiculaire abaissée de l'axe de rotation sur la droite de direction de F
(soit, la distance entre axe de rotation et droite support du vecteur force, comptée perpendiculairement à la direction de cette force).
Unité : le m (mètre)

Bras de levier Bras de levier

d d=d'.sinα

Rappel trigonométrie :

sinα = côté opposé/hypoténuse

cosα = côté adjacent/hypoténuse
tanα = sinα/cosα = côté opp/côté adj

α 0° 30° 45° 60° 90°

√4/2 √3/2 √2/2 √1/2 √0/2
cosα
=1 =1/2 =0
√0/2 √1/2 √2/2 √3/2 √4/2
sinα
=0 =1/2 =1

avec √2=1.414 et √3=1.732

Moment de force (MF) : C'est le produit de l'intensité de la force par son bras de levier. Il rend compte de "l'efficacité" de la force
en rotation. Plus le bras de levier est long, plus la force nécessaire pour permettre une rotation sera faible.
Le moment d'une force représente donc son aptitude à faire tourner un système mécanique autour d'un point donné (le signe
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 dépend du sens de rotation positif initialement choisi).
Une force dont la direction passe par l'axe de rotation n'engendre pas de rotation : son bras de leviers est nul donc son moment est
nul.
Unité : le Nm (Newton.mètre)

MF=F.d MF=F.d
car sin90°=1 ou MF=F.d'.sinα

Il existe 3 différents types de leviers

Levier Inter-appuis Levier Inter-résistant Levier Inter-puissant

(ou levier du 1° genre) (ou levier du 2° genre) (ou levier du 3° genre)
L'axe ou le point d'appui (A) se situe R se situe entre P et A P se situe entre R et A
Description entre les points d'application des Leviers rares dans le corps humain bien Ceux sont les leviers les plus nombreux (fréquents)
forces P et R qu'ils favorisent la puissance musculaire dans l'appareil locomoteur.

Exemples
physiques

Exemples
anatomiqu
es

Exemples
mécanique
s

Efficacité de P (++) Efficacité de P (--)

en effet, P peut équilibrer R malgré une pour équilibrer R, P doit avoir une intensité
Pour atteindre l'équilibre : l'intensité intensité moindre car son bras de levier supérieure à R car son bras de levier est plus petit
de P peut être est plus grand Amplitude du mouvement provoqué par P (++)
Avantages/ égale à celle de R, Amplitude du mouvement provoqué par car près de l'axe, P engendre un plus grand
inconvénie si leurs bras de levier sont de mêmes P (--) déplacement de l'extrémité du segment
nts longueurs car loin de l'axe, P n'engendre que peu
de déplacement

Effet des muscles sur les leviers Démonstration : à l'équilibre

∑M=0 ; donc MP+MR=0

soit (p.P)+(r.-R)=0 ; (ici le moment de R est négatif, sens antihoraire)
p.P=r.R ; P=(r/p).R

- A l'équilibre : il n'y a pas de déplacement, la somme des Moments (M) de forces est nulle : M P+MR=0 d'où P doit être
égale à (r/p).R

• Dans le cas d'un levier de type inter-appui r/p peut être égal à 1, dans ce cas pour l'équilibre, il suffit que P soit
égal à R
• Dans le cas d'un levier de type inter-puissant : r/p est supérieur à 1 (donc défavorable), donc pour obtenir
l'équilibre, il faut que l'intensité de P doit être plus grande que celle de R

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- Déséquilibre :

• Le muscle exerce un travail concentrique (ou contraction concentrique) si, en se contractant, il se raccourcit
(c'est à dire rapproche ses insertions), dans ce cas : P > (r/p).R
• Le muscle exerce un travail excentrique (ou contraction excentrique) si il s'allonge malgré une contraction
(ses insertions s'éloignent, il joue le rôle d'un frein au mouvement, à la rotation, qui dans ce cas est créé par la
résistance), dans ce cas : P <(r/p).R
• Dans le cas d'un équilibre (travail statique) le muscle exerce un travail isométrique (ou contraction
isométrique) : P=(r/p).R

Application : En premier lieu le Deltoïde est un élévateur du moignon de l'épaule, pas de rotation possible car
son bras de levier est nul (la direction de la force passe par l'axe de rotation de l'humérus). C'est le supra-épineux qui
engage le mouvement de rotation en abduction. Dès que le mouvement est engagé, apparait un bras de levier pour le
deltoïde qui peut à son tour provoquer une puissante abduction.

Exercice d’application -corrigé

Andry et Bekoto se placent sur une balançoire mobile autour d'un axe
 passant par son milieu. Elle mesure 5 m de long. Andry s'assied à
l'extrémité. Il a une masse de 30 kg. Bekoto a une masse de 50 kg.

Où doit-il s'asseoir pour que la balance soit en équilibre ?

Bilan des forces

Il y a 3 forces extérieures qui s’exercent sur la balançoire :
1. La force due au poids d’Andry (Pa)
2. La force due au poids de Bekoto (Pb)
3. La force qui est due à la réaction du support en  (au milieu de la balançoire) (R).

+ R Dans cet exercice on cherche à calculer db,

distance entre Bekoto et le milieu de la
balançoire pour que celle-ci soit à
l’équilibre.
Pb
Pa da db
Principe de la statique
En utilisant les notations suivantes
O : le point de l’axe  qui se trouve au milieu de la balançoire ;
Ma : moment du poids d’Andry au point O
Mb : moment du poids de Bekoto au point O
Mr : moment de la réaction du support au point O
Lorsque la balançoire est à l’équilibre la somme des moments des forces extérieures exercées sur la balançoire au
point O est nulle.
Mr = 0 car la direction de la force passe par O
En recherchant le signe de Ma et Mb ;
On peut écrire alors : Ma - Mb = O ; Donc Ma = Mb ; D’autre part : Ma = Pa X da et Mb = Pb X db
On peut finalement écrire Pa X da = Pb X db Donc db = (Pa x da) / Pb
Application numérique
Pa = 30 x 10 = 300 N (P= m X g avec g=10 N/kg) ; Pb = 50X10 = 500 N
da = 2,5 m (distance d’Andry au point O, milieu de la balançoire. Andry est au bout de la balançoire et celle-ci fait
5 m de long au total) . Donc db= (300 x 2,5) / 500 = 1,5
d = 1,5 m
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