Biomécanique Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que l’analyse cinématique? Quel est son intérêt en STAPS? Dans son analyse globale l’individu est représenté par quoi? Dans son analyse spécifique, elle analyse des mouvements réalisés par quoi?

A
  • Décrire des mouvements du corps et des segments qui se produisent à des instants donnés et à des endroits déterminés de l’espace
  • Description des mouvements en terme de trajectoires, vitesses et accélérations
  • Son CG
  • Différents segments corporels
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2
Q

Quel est le principe de l’analyse cinématique?

A

Pendant le mouvement, filmer l’individu sur lequel ont été placés des marqueurs sur des points anatomiques repérables (articulations)

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3
Q

L’analyse cinématique permet de reconstruire quoi? À l’aide de quel système?

A
  • Le mouvement réel de l’individu
  • Système optique (caméra vidéo)
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4
Q

Comment le mouvement de l’analyse cinématique peut être reconstruit en 3 dimension?

A

Mouvement doit être filmer par au moins 2 caméras

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5
Q

Si on combine les mesures obtenues, avec une modélisation de l’individu, qu’est-ce qu’on peut calculer? Quels sont ces paramètres cinématiques de la performance?

A
  • Les paramètres cinématiques de la performance
  • Trajectoire, angle, vitesse et accélération
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6
Q

Qu’est-ce que la trajectoire d’un point? Quels paramètres elle utilise?

A
  • Ensemble des positions succéssives du point pendant son mouvement
  • Vitesse et accélération
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7
Q

Que permet de déterminer un système de coordonées cartésiennes? Quelle est sa formule?

A
  • Position d’un point dans un espace affine (droite, plan, en 3 dimensions…)
  • Vecteur OM = X (t) i + Y (T) j + Z (T) k
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8
Q

À partir d’une position instantanée d’un point dans l’espace, quels dimensions peut-on définir? Ces dimensions peuvent être définies pour quels 3 types de mouvements?

A
  • Vitesse et accélération, instantanée ou moyenne
  • Linéaire
  • Curvilinéaire
  • Angulaire
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9
Q

Le mouvement linéaire est défini suivant quoi? Le repère utilisé est défini par quoi?

A
  • Un seul degré de liberté (un sens de déplacement)
  • Un axe supportant un vecteur unitaire
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10
Q

Dans la vitesse linéaire, qu’est-ce que la vitesse moyenne? Par quoi est-elle représentée? Qu’est-ce que la vitesse moyenne sur un intervalle de temps (t1 t2)?

A
  • Taux de changement de la position
  • Un vecteur
  • Pente de la sécante joignant les positions x(t1) et x(t2)
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11
Q

Dans la vitesse linéaire, qu’est-ce que la vitesse algébrique moyenne de M?

A

Rapport entre distance parcourue et temps mis pour parcourir

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12
Q

Dans la vitesse linéaire, qu’est-ce que la vitesse instantanée? Elle permet de décrire quoi? À quoi correspond-t-elle?

A
  • Taux de changements instantanés de la position
  • Le comportement à chaque instant t
  • À la droite tangente à la courbe à un instant précis
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13
Q

Quelle est l’unité de mesure de l’accélération moyenne? Et de l’accélération instantanée?

A
  • m.s-²
  • m.s-²
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14
Q

Un mouvement curvilinéaire est défini par combien de sens de déplacement?

A

Au moins 2

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15
Q

Pour les mouvements angulaires, la trajectoire d’un point correspond à quoi? La position instantanée du point est définie par quoi?

A
  • Un cercle
  • Un angle
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16
Q

Qu’est-ce que la vitesse angulaire? Quelle est son unité?

A
  • Taux de changement de la position angulaire
  • rad/s
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17
Q

Quels sont les 3 types de mouvements pour les mouvements linéaires?

A
  • RECTILIGNE: ligne droite, dans direction/sens donné
  • RECTILIGNE UNIFORME: mouvement rectiligne avec vitesse constante et accélération nulle
  • RECTILIGNE UNIFORMÉMENT VARIÉ: mouvement rectiligne avec accélération constante
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18
Q

Qu’est-ce que le mouvement curvilinéaire ou trajectoire parabolique?

A

Trajectoire où le mouvement d’un corps dans l’espace décrit une parabole

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19
Q

Qu’est-ce que la force? C’est un facteur qui tend à modifier l’état de quoi?

A
  • Toute cause ou action susceptible de modifier le mouvement d’un corps ou le déformer
  • L’état d’inertie du corps
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20
Q

La force est un vecteur défini par quoi?

A
  • Point d’application (CG)
  • Sens (vers le bas)
  • Direction (verticale)
  • Intensité (en Newton, proportionnelle à la masse)
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21
Q

Qu’est-ce que la force interne au corps humain?

A

Contraction musculaire exercée aux points de contact des systèmes

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22
Q

Qu’est-ce que la force externe au corps humain? Elle s’exprime avec 2 types de forces, lesquelles?

A
  • Action de l’environnement
  • Force à distance (gravité, magnétique…)
  • Force de contact (liaison, frottement…)
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23
Q

Quelle est la deuxième loi de Newton par rapport à la relation fondamentale de la dynamique?

A

Un corps soumis à une force résultante non nulle subit une accélération directement proportionnelle à la force résultante qui lui est appliquée et orientée dans le même sens

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24
Q

Quelles seront les unités de la force, de la masse du corps, et de l’accélération du corps?

A
  • Force (en Newton)
  • Masse du corps (en Kg)
  • Accélération du corps (en m/s^2)
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25
Q

Qu’est-ce que le moment d’une force en un point? Donner un exemple.

A
  • C’est la tendance que possède cette force à faire tourner un corps rigide autour de ce point
  • Par exemple dans un bascule (“gangorra”) le point de force c’est entre 2 personnes
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26
Q

Le moment de la force est égal au produit de quoi?

A

(Intensité de la force) X (bras de levier)

27
Q

Le bras de levier corresponds à quoi?

A

Distance orthogonale entre le point de rotation et le point d’application de la force

28
Q

Le mouvement de rotation est modulé par la grandeur de quoi et par la longueur de quoi?

A

Grandeur de la force appliquée et par la longueur du bras de levier

29
Q

Quelle est la 3ème loi de Newton par rapport au principe d’action-réaction?

A

Tout corps A exerçant une force sur un corps B subit une force d’égale intensité, de même direction mais de sens opposé, exercé par le corps B

Par exemple dans la natation quand on va commencer à nager (corps A) et on prend de l’impulsion au mur (corps B)

30
Q

Quand un système ou un corps est en équilibre?

A

Dès lors qu’il n’est soumis à aucune accélération

31
Q

Qu’est-ce que recherche l’analyse dynamique du geste sportif?

A

Les causes ou les raisons du mouvement permettant de le produire ou de le modifier

32
Q

L’analyse dynamique s’intéresse à quoi?

A

Aux efforts mis en jeu dans le mouvement

33
Q

Pour réaliser la mesure des efforts mis en jeu dans le mouvement, qu’est-ce qu’on va utiliser?

A

Capteurs de forces ou dynamomètre sur lesquelles seront appliqués les efforts

34
Q

Les capteurs de forces alimentés par des conditionneurs et reliés à un ordinateur vont permettre quoi?

A

La mesure en temps réel de l’évolution des forces et des moments dans l’espace

35
Q

Qu’est-ce que la quantité de mouvement?

A

Grandeur physique associée à la vitesse et à la masse d’un objet

36
Q

Que dit la loi de conservation de la quantité de mouvement? Quand cette loi est souvent utilisée?

A
  • Si aucune force externe n’agit sur le système, la quantité de mouvement reste constante
  • Quand on cherche déterminer la vitesse de deux corps après un choc, connaissant les vitesses de déplacement avant le choc
37
Q

À quoi correspond l’impulsion? Pourquoi ceci est naturellement valable? Quel est son but? Quels sont les 2 unités de mesures de l’impulsion?

A
  • Transfert de quantité de mouvement et est la force appliquée pendant un certain temps
  • Parce que nos objets ne changent pas de masse
  • Faire varier la vitesse
  • kg.m.s-¹ , N.s
38
Q

Quels sont les 2 méthodes utilisées pour calculer l’impulsion?

A
  • Analyse dynamique
  • Analyse cinématique
39
Q

Si on veut mesurer l’impulsion à partir de l’analyse dynamique, qu’est-ce qu’on utilisera pour prendre cette mesure? À quoi va correspondre alors l’impulsion? Ces forces extérieurs sont la réaction au sol (R) déterminés par quoi?

A
  • Une plateforme de force qui va mesurer les forces de réaction qui nous permettront calculer l’impulsion
  • À l’intégrale de la résultante des forces extérieurs qui agissent sur le corps
  • Par la plateforme de force et le poids pour lequel on connaît la formule (mg)
40
Q

Si on utilise l’analyse cinématique, comment on prendra les mesures? L’impulsion est alors égale à quoi?

A
  • Mesures par vidéo des vitesses initiales (V0) et de décollage (V0ff)
  • Égale au produit de la masse par la variation de vitesse du CG du sujet
41
Q

Quelle est la méthode utilisée pour calculer l’impulsion? Pourquoi?

A
  • Analyse dynamique
  • Plus précise
42
Q

Nous allons nous intérésser sur la méthode de l’analyse dynamique, comme dit précédemment, l’impulsion correspond à quoi? Grâce aux mesures de la plateforme, que peut-on récupérer?

A
  • À l’impulsion de la résultante des forces extérieurs qui agissent sur le corps (poids P et force de réaction au sol ici F)
  • Les valeurs de F, et donc représenter cette force en fonction du temps (du temps initial au temps final)
43
Q

L’impulsion correspond donc à la surface sous la courbe rouge. Comment appele-t-on cette surface?

A

Aire d’impulsion

44
Q

Afin de mesurer l’aire d’impulsion, quel méthode nous utiliserons? À quoi consiste la méthode des rectangles?

A
  • Méthode des rectangles
  • Consiste à représenter l’aire d’impulsion sous la courbe par un ensemble de rectangles
45
Q

Par quelle formule serons-nous capables de mesurer l’aire d’un rectangle? Et donc l’impulsion sera égale à quoi? Cette méthode est-elle précise?

A
  • L’aire du rectangle est le produit de: Fi (t) qui est la longueur du rectangle et dt qui est la largeur du rectangle
    Fi(t) x dt
  • L’impulsion sera égale à l’aire totale des rectangles
  • Non, il s’agit d’une approximation
46
Q

Application de l’analyse dynamique à partir du squat Jump, quelle sera la position de départ? L’impulsion est égale à quoi?

A
  • Genoux fléchis, mains sur les hanches pendant toute la durée du saut. Puis extension vers le haut
  • Au produit de la masse par la variation de vitesse, donc:
           masse x variation de vitesse

Ou, à l’intégrale des forces extérieurs

47
Q

Lors de la phase aérienne du squat Jump, l’accélération du sujet est égal à quoi?

A

À l’accélération de la gravité

48
Q

Qu’est-ce que le travail mécanique? Quel sera le calcul du travail d’une force?

A
  • Si une force met un objet en mouvement, on dit que cette force réalise un travail. Le travail correspond à un transfert d’énergie effectué par une force pour déplacer un objet
  • Produit scalaire de cette force par son déplacement

W ab (F) = F (force) x AB (longueur du déplacement)

49
Q

Si la force de travail est parallèle au mouvement, quel sera son calcul?

A

Force (en N) x longueur du déplacement (en m)

50
Q

Pour quantifier le travail de la force, que faut-il connaître? Si l’angle entre les 2 vecteurs est noté alpha, quel sera le calcul?

A
  • Normes (distances) des vecteurs
  • W ab (F) = F x AB x Cosinus alpha
51
Q

Que se passe-t-il si alpha = 90°?
Si alpha < 90°? Si alpha > 90°?

A
  • alpha = 90° : travail est nul
  • alpha < 90° : travail est positif, il s’agit d’un travail moteur
  • alpha > 90° : travail est négatif, il s’agit d’un travail résistant
52
Q

Qu’est-ce que le travail interne? Et le travail externe?

A
  • Réaliser par le système musculaire pour déplacer les segments
  • Travail des forces tels que de la pesanteur, frottements, réaction au support…
53
Q

La puissance d’une force quantifie quoi? Quel est le calcul de la puissance instantanée? On parle de puissance pour un mouvement lineaire ou angulaire?

A
  • Sa rapidité à exercer un travail
  • Produit de la force instantanée par la vitesse instantanée (en Watts)P(t) = F x v(t)
  • Linéaire
54
Q

Quel est le calcul de la puissance moyenne?

A

Rapport entre travail total et temps total (en Watts)

P moy = W total / temps

55
Q

Qu’est-ce que l’énergie mécanique? Quels sont les 3 types d’énergie formant l’énergie mécanique?

A
  • Capacité à effectuer un travail (en Joules)
  • Énergie cinétique
  • Énergie potentielle de pesanteur
  • Énergie potentielle élastique
56
Q

Qu’est-ce que l’énergie cinétique? À quoi est-elle liée? Pour les translations on parle de quel type d’énergie cinétique? Et pour les rotations? Ainsi, l’énegie cinétique totale est égale à quoi? Quel est le calcul pour les translations et pour les rotations?

A
  • L’énergie d’un corps en mouvement
  • Vitesse
  • Translations: énergie cinétique linéaire
  • Rotations: énergie cinétique angulaire
  • Somme de l’énergie cinétique linéaire et angulaire
  • Translations: Ec = 1/2 m(masse) x V² (vitesse en m.s-¹)
  • Rotations: Ec = 1/2 I (moment d’inertie) x (vitesse de rotation)^2
57
Q

Qu’est-ce que l’énergie potentielle de pesanteur? Cette énergie est dû à quoi?

A
  • Énergie qu’un objet ou un sujet possède suite à l’élévation de son CG au dessus de la surface du sol. Plus son CG est élevé, plus il emmagasine de l’énergie
  • L’accélération de la pesanteur
58
Q

Qu’est-ce que l’énergie potentielle élastique? De quoi dépend-t-elle? Pourquoi est-elle considérée comme une énergie potentielle? Quel est son calcul?

A
  • Énergie emmagasinée par un corps qui est déforme sous l’action d’une force et qui a tendance à revenir à sa forme initiale (trampoline…)
  • De la forme et de la composition du corps
  • Car elle représente un “reservoir” qui peut être utilisé pour engendrer des mouvements
  • Epe = 1/2 k x L^2
    k = coefficient de raideur de corps déformé
    L = logueur d’allongement ou de raccourcissement (déformation)
59
Q

Selon la loi de conservation d’énergie, qu’est-ce qu’elle peut et ne peut pas faire? Que dit Lavoisier, en 1777? Autrement dit, la quantité d’énergie d’un système isolé reste toujours de quelle manière?

A
  • L’énergie ne peut ni se créer ni se détruire, mais seulement se transformer d’une forme à une autre
  • “Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme”
  • Constante
60
Q

Quel est le calcul de l’énergie mécanique totale? Quel est le principe de conservation de l’énergie mécanique?

A
  • Énergie mécanique totale = énergie cinétique + énergie potentielle de pesanteur + énergie potentielle élastique
  • Il y a des échanges entre ces 3 formes d’énergie qui forment l’énergie mécanique totale, mais l’énergie mécanique totale reste constante
61
Q

D’après le théorème d’énergie cinétique, la variation d’énergie cinétique d’un système est égale à quoi? Ce théorème est souvent utilisé pour estimer quoi?

A
  • Somme des travaux des forces externes et internes
  • Le travail des forces internes d’un corps en mouvement qui ne sont pas quantifiables “directement”
62
Q

Qu’est-ce que le levier inter-appui? Que favorise-t-il? Est-il rare dans le corps humain?

A
  • Le point d’appui se trouve entre le point d’application de l’effort musculaire F et le point d’application de la résistance R
  • Favorise l’équilibre
  • Oui
63
Q

Qu’est-ce que le levier inter-résistant? Que favorise-t-il? Est-il rare dans le corps humain?

A
  • Le point d’application de la résistance R se trouve entre le point d’appui et le point d’application de l’effort musculaire F
  • Favorise la puissance musculaire
  • Oui
64
Q

Qu’est-ce que le levier inter-moteur? Que favorise-t-il? Est-il rare dans le corps humain?

A
  • Le point d’application de l’effort musculaire se trouve entre le point d’appui et le point d’application de la résistance R
  • Favorise la vitesse
  • Non