v2.2.9 (2327)

PA - C6B - MEC563 : Physique du Sport

Domaine > Mécanique.

Descriptif

Le sport regorge d'intuitions, de règles empiriques qui permettent réaliser un coup-franc spectaculaire, une course parfaite, et de battre les records. Ces règles ne sont pas mystérieuses, mais dictées par des lois physiques, que nous proposons de mettre à jour.

Dans ce cours, nous aborderons, par le biais d'observations issues du sport, des questions qui relèvent de l'aérodynamique, l'hydrodynamique, les ondes, l'élasticité, la friction, la biomécanique, la physiologie, le contrôle et l'optimisation ainsi que les phénomènes collectifs.

Ce cours généraliste sera calqué sur la démarche des sciences expérimentales : observation d'un phénomène / formulation d'une question / mise en place d'une expérience et de mesures pour répondre à la question / modélisation théorique / comparaison.

Objectifs pédagogiques

  • éveiller la curiosité scientifique sur des phénomènes observables dans la vie de tous les jours et développer le sens critique des étudiants
  • aborder les bases scientifiques indispensables à la compréhension des problèmes de physique du sport et transmettre la démarche des sciences expérimentales : partir d’observations, puis aller chercher les savoirs disciplinaires et les outils de modélisation nécessaires à la compréhension des observations réalisées.
  • proposer un domaine d’études novateur et appliqué, dans lequel la compréhension physique des phénomènes peut mener à des innovations pour optimiser les performances (développement de capteurs, d’outils d’optimisation...) et s'ouvrir à d'autres domaines.

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Ecole polytechnique

Le rattrapage est autorisé

    Programme détaillé

    1 - Aérodynamique

    • Cours
      - Espace des phases des trajectoires
      des particules sportives
      - Application à la taille des terrains de sport - Particules isotropes vs anisotropes
    • PC
      - Spirale de Roberto Carlos au football
      - Balles flottantes
      - Evolution non monotone des records en javelot

    2 – Hydrodynamique

    • Cours
      - Impacts et cavités. Théorie de Wagner - Nage ondulatoire et propulsion palmée - Friction hydrodynamique et
      évolution des records en aviron : Modèle de McMahon
    • PC
      - Plongeon de haut vol
      - Boxe : commotions cérébrales et cavitation

     

    3 - Ondes

    • Cours
      - Traînée de vague, Theory de Mitchell - Application à la forme des coques
      - Application en natation.
      - Surf et transport par les ondes : Theory de Hayes
      - Ondes élastiques
    • PC
      - Surf, shoaling et paramètre de similitude pour la classification des vagues

            - Saut de bouche et vibrations des canons de carabine

    4 - Elasticité

    • Cours
      - Elasticité des corps élancés
      - Application au saut à la perche
      - Théorie du contact de Hertz
      - Elasticité des coques
      - Application aux impacts de balles - Lancer vs frapper
    • PC
      - Plongeoir et Trampoline. - Le pointu au football

    5 – Friction

    • Cours
      - Théorie de la lubrification
      - Prise en compte des changement de phase - Application au fart des skis
      - Physique des élastomères
      - Application aux pneus
    • PC
      - Curling et patin à glace - Le pointu au football Dissipation dans les pneus

    6 - Physiologie

    • Cours
      - Relation force-vitesse. Equation de A.V.Hill - Modèle des filaments glissants de Huxley
      - Théorie du muscle de Deshcherevskii
      - Principe et efficacité de l’electrostimulation
    • PC
      - Production et consommation d’énergie - Thermique du muscle et échauffement

    7 - Biomécanique

    • Cours
      - Calcul variationnel de J.B.Keller
      pour la meilleure façon de courir
      - Compromis force-précision au Tir à l’arc
    • PC
      - Modèle du sprint de A.V.Hill
      - Lois d’échelle pour les records en haltérophilie

    8 - Contrôle et optimisation

    • Cours
      - Transition marche-course - Physique de l’haltérophilie
    • PC
      - Compromis vitesse-précision au Pentathlon moderne

    9 - Phénomènes collectifs

    • Cours
      - Description statistique des mouvements
      en sports collectifs
      - Production de force collective et synchronisation
    • PC
      - Dribble et interaction à deux joueurs

            - le tir à la corde

    Mots clés

    sport, physique, mécanique, sciences du quotidien, performance, innovation
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