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Sciences 2024 – Quand les scientifiques aident à améliorer les performances des sportifs

Cyclistes professionnels ©Quino Al
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Résumé

Jeux olympiques 2024 : à l’heure où les premières places se jouent à quelques centièmes de secondes, tous les facteurs se doivent d’être optimisés.

Description

Sciences2024

En utilisant la physique, la mécanique et les mathématiques, le projet Science2024 regroupe les équipes de recherche de 11 grandes écoles afin de développer des solutions scientifiques innovantes.

En savoir plus sur Sciences2024

De la physique... au sport

À l’ENS de Lyon, le Laboratoire de physique s’est investit dans ce projet avec, pour le moment, six thèmes de recherche liés au sport. Ces six questions ont été identifiées par les chercheurs lors de journées d’extraction auprès des fédérations sportives ou lors d’échanges avec les sportifs. Chercheurs, athlètes et entraîneurs ont discuté et identifié ensemble des points sur lesquels la science pouvait tenter d'apporter sa contribution.

Handi-sportive ©Audi NissenSujet faisant l’objet d’une thèse

Fauteuil d’athlétisme, par Laura Lemahieu sous la direction de Jean-Christophe Géminard, et bénéficiant d’un financement CNRS Handicap

Ce projet s'intéresse aux performances athlétiques paralympiques. Comment améliorer les dispositifs techniques existants (pneumatiques, main-courante, etc.) ? Quels outils proposer pour suivre et stimuler la pratique sportive (balance 6 axes, aspect ludique, etc.) ?

Sujet développé dans un laboratoire junior

Dissipation dans les pneumatiques, par Gatien Polly et Benjamin Faucher du Laboratoire junior Physique du Sport et du Handisport, sous la direction de Jean-Christophe Géminard

PlongeurSujets développés au cours des stages de M2

Étude de la coulée optimale en natation, par Alice Briole sous la direction de Sylvain Joubaud et Patrick Rigord

Lors du départ plongé, ou suite à un virage, les nageurs effectuent une coulée sous l’eau dans l’optique de gagner quelques centièmes de seconde. Celle-ci est soumise à une réglementation : elle ne doit pas dépasser les 15m et le nageur ne peut utiliser ses bras. La question posée est la trajectoire optimale de cette coulée (profondeur, distance de coulée, angle à la remontée, etc.) pour gagner les centièmes qui feront gagner une médaille.

Le TP a consisté en une étude expérimentale de l’influence de la profondeur (distance à la surface libre) sur la résistance à l’avancement et sur la formation de vagues pour un objet tracté à grande vitesse.

Effets de mirage au tir, par  Gabrielle Laloy-Borgna sous la direction de Philippe Odier et Hervé Gayvallet

Ce projet s’est appliqué à déterminer les influences des variations – selon la verticale – de la température de l'air et de son humidité, sur la visée dans le cas du tir à la carabine.

Les écarts de caractéristiques de l'air modifient la masse volumique, donc l’indice optique, et par là la trajectoire des rayon lumineux (cet effet est bien connu pour être la cause des mirages : sol chaud et air plus froid, ou le contraire). Les tireurs ont en effet remarqué, en certaines circonstances, que leur performance de tir se trouvaient dégradées.

Les chercheurs et leur stagiaire ont donc conduit une étude d'influence thermique et une autre hydrométrique. Dans chacun des cas ils ont créé artificiellement les variations souhaitées et analysé leur influence sur la trajectoire d'un rayon lumineux matérialisé par un rayon laser. Les effets attendus ont ainsi pu être observés et quantifiés.

Ces résultats devraient permettre aux tireurs, après quelques relevés thermiques et hygrométriques, d'estimer l'écart à la visée apparente et ainsi de corriger leur pointage.

Sujets développés au cours des stages de L3

Optimisation du saut d'un plongeur, sous la direction de Sylvain Joubaud et Sébastien Paulin

"La prise d’impulsion est essentielle à la réussite d’un saut. Les plongeurs savent à la fin de celle-ci si le plongeon sera réussi. Il s’agit d’atteindre une hauteur suffisante pour pouvoir réaliser sa combinaison" dixit Noël Porcu (directeur du plongeon à la Fédération française de natation).

L'objectif du stage est de rechercher comment de l’énergie peut être stockée dans la planche par le plongeur puis extraite de la planche afin d’optimiser le dernier saut. Dans un premier temps, le but du stage est d'effectuer une analyse théorique et numérique de un système modèle pour le couplage plongeur/planche. Une seconde partie du stage consistera à réaliser puis analyser une expérience permettant de comprendre un tel couplage.

Raquette de tennis de table ©Conor SamuelRebond des balles de tennis de table, par Nicolas Fares sous la direction de Vincent Dolique et Jean-Christophe Géminard

La rencontre avec les sportifs et les entraîneurs des équipes de France olympiques et paralympiques de tennis de table ont soulevé des questions concernant les lois de rebond de la balle sur la raquette et le sol, en fonction des balles (matériau, usure, etc.), de la raquette (revêtement, point d’impact, etc.), et de la surface de jeu.

L’idée est de développer un outil de lancement de balle permettant de moduler les vitesses de translation et de rotation afin d’obtenir des conditions comparables à celles du jeu. Les lancés seront effectués sur une surface immobile (table) ou en mouvement (raquette) avec pour objectif de quantifier ces mêmes vitesses après rebond.

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