Lorsqu'un gymnaste ou un patineur réalise un salto (Saut périlleux exécuté en gymnastique ou en patinage artistique.) ou un triple axel (Saut accompagné d'une rotation de trois tours et demi.), il effectue cette figure en combinant deux types de mouvement : translation ou déplacement du corps et rotation de ce même corps. Pour cela, le sportif doit acquérir, grâce à la coordination de ses gestes, les meilleures vitesses de translation et de rotation. Ces mouvements représentent pour le sportif un coût énergétique non négligeable. Si les gestes ne sont pas suffisamment coordonnés, l'énergie mécanique déployée par le sportif peut être « gaspillée ». Résultat : le mouvement perd en efficacité. À l'entraînement, les sportifs peuvent ajuster leur posture en suivant les conseils de leur entraîneur. Pour se rapprocher du geste parfait, ils peuvent également faire appel à la modélisation 3D et aux connaissances des chercheurs du Laboratoire de mécanique des solides (LMS)1 du CNRS de Poitiers.
C'est ainsi qu'en 2002, le patineur Brian Joubert s'est tourné vers ces spécialistes de la mécanique du corps humain. Sa demande est précise : il n'arrive pas à réaliser le triple axel. Pour identifier le problème, les chercheurs vont filmer et analyser le mouvement du patineur. Pour se faire, ils placent une trentaine de capteurs réfléchissants sur le corps du sportif, aux intersections de ses membres, puis le filment en pleine action grâce à 6 caméras qui enregistrent 50 images par seconde. Les données obtenues permettent de reconstituer le triple axel en trois dimensions, dans l’espace. Le cinéma devient un outil idéal pour décomposer et étudier le mouvement comme pourrait le faire un caméscope, mais bien sûr de manière moins précise.
En simplifiant, chaque mouvement peut être mis en équation : centre d'inertie (ou centre de gravité), masse, direction, vitesse, puissance… Et un mouvement parfait, c'est-à-dire utilisant un minimum d'énergie pour une efficacité maximum, possède une équation similaire mais optimisée. En observant les gestes d'un sportif et en les traduisant en paramètres mécaniques, les scientifiques peuvent ainsi identifier les variables à modifier pour se rapprocher du geste « parfait », celui qui optimise l’équation.
Pour Brian Joubert, le paramètre à corriger est une vitesse verticale de décollage trop faible. Conséquence : son temps de suspension en l'air est trop court pour lui permettre de réaliser son triple axel. La solution : augmenter sa vitesse au moment de l'impulsion. Et là encore, c'est une loi mécanique qui vient en aide au sportif car pour augmenter la vitesse verticale d'un corps articulé, il faut augmenter la vitesse verticale des différentes parties de ce corps. Pour le patineur, l'objectif est donc d'accélérer son corps vers le haut, en accélérant, dans la bonne direction (vers le haut), le mouvement de ses bras et de sa jambe libre. Il sera alors propulsé plus haut dans les airs et aura le temps de tourner trois fois et demie sur lui-même.
Une équation simple à modifier sur le papier mais qui, en réalité, demande beaucoup d'effort et d'entraînement pour être corrigée. C'est au bout d'un an et demi de travail que Brian Joubert a assimilé ces changements et a pu réaliser le triple axel. Aujourd'hui, des sprinters, des nageurs, des gymnastes… sollicitent l'expertise du LMS de Poitiers pour espérer mettre à jour leurs failles. Plus le problème est précis, plus les chercheurs ont de chance d'aider les athlètes à se perfectionner. Il reste, par ailleurs, difficile de dire si l'amélioration d'un geste demande ou non une dépense d'énergie supplémentaire. Une chose est sûre dans cette rencontre, l'énergie dépensée par les scientifiques et sportifs n'est pas remise en cause.
Le saviez-vous ?
- Notre organisme à un potentiel énergétique de 150 000 kcal, ce qui nous donne une autonomie potentielle d'environ 500 heures de pédalage.
1Ce travail a été mené en collaboration avec le Centre d’Analyse d’Images et Performance Sportive, véritable pôle national de compétences en matière d’entraînement sportif et de formation des entraîneurs, créé depuis 1999 à l’initiative du CREPS et du LMS, avec le soutien de la région Poitou-Charentes et de l’Université de Poitiers, puis celui du Ministère de la Recherche. |