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Les caractéristiques de l'eau

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by

Nicolas GUY

on 6 February 2016

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Transcript of Les caractéristiques de l'eau

Les caractéristiques de la natation
Les contraintes du milieu aquatique intervenant sur le corps
Force de pesanteur et la poussée d'Archimède Flottaison
Conclusion
Proposition d'un modèle d'approche de la natation :
"La construction du corps du nageur"
de Raymond CATTEAU
"Pour pouvoir intervenir sur une technique (enseigner ou la corriger par exemple), il faut avant tout être capable de l'analyser de manière suffisamment précise mais également de manière suffisamment objective"


Didier Chollet
De quoi allons nous parler ?
La relation de l'homme avec le milieu aquatique: " l'homme qui rentre en relation avec le milieu aquatique subit de la part ce milieu spécifique, un certain nombre d'actions qui vont avoir tendance à provoquer dans un premier temps des réactions de sa part, et donc à modifier son comportement habituel".

Introduction:
Le couple de redressement Equilibre du nageur
Les résistances Hydrodynamisme
Le principe d'action - réaction Propulsion
Force de pesanteur et poussée d'Archimède
« Tout corps plongé dans un fluide au repos, entièrement mouillé par celui-ci ou traversant sa surface libre, subit une force verticale, dirigée de bas en haut et opposée au poids du volume de fluide déplacé ; cette force est appelée poussée d'Archimède. »
Théorème d'Archimède

Le poids est la force de la pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre
Force de pesanteur

Description des Forces
Poids ou force de pesanteur:
Direction: Du Bas vers le haut
Intensité: Pa = - m(f) x g, où "m(f)" est la masse du fluide contenu dans le volume V déplacé, et g la valeur du champ de pesanteur.
Intensité: Quel que soit le corps, le rapport du poids P à sa masse (m) est identique : P=m x g (ou g est la gravité); elle s'exprime en newton
Point d'application: centre géométrique du corps dit centre de volume
Direction: Du haut vers le bas
Point d'application: le centre de gravité du corps
Poussée d'Archimède
Ne pas oublier la "densité du corps"
Ces deux forces n'agissent pas sur le même point ,
sauf dans le cas d'un solide homogène et symétrique.
Les deux centres sont alors confondus
Un corps peut donc "flotter" plus ou
moins haut dans un volume d'eau
Sur le corps humain la respiration va
jouer un rôle essentiel
On peut donc dire que grâce à la poussée d'Archimède un corps peut flotter dans un volume d'eau.
Le couple de redressement
Il est lié aux deux forces vues avant.

Un solide se redresse jusqu'à atteindre un équilibre stable dans l 'eau. Cet équilibre est obtenu a partir du moment ou les points d'applications sont alignés.
L'équilibre aquatique correspond à l'état de repos du corps d'un sujet soumis aux forces de pesanteur équilibrées par celle de la poussée d'Archimède. Nous trouvons ici le caractère statique de l'équilibre. Le caractère dynamique de cet équilibre sera nommé plus loin "Equilibration".
EQUILIBRE ET EQUILIBRATION
En jouant sur des facteurs physiques du corps on pourra trouver un équilibre différent dans l'eau et donc être sujet à une équilibration.
La hauteur de cette flottaison dépendra de la densité du volume... On peut intervenir sur le corps humain grâce à la respiration

FLOTTABILITE
Les Résistances aquatiques (1)
Notion de résistance à l'avancement
Les Résistances aquatiques (2)
Elles se mesurent en tractant un nageur (par remorquage d'un nageur). Et il a été déduit, une formule : R = kSV²
Counsilman en 1968 détermine 3 formes de résistances:
Résistance de Forme
Résistance de Vague
Résistance de Frottement
R = KSV²
La surface maître couple représente la projection orthogonale du corps sur un plan vertical lorsqu'il se déplace à l'horizontale.
S= "Maître couple"
R = KSV²
Dans la relation R=KSV² on peut voir que la vitesse est un facteur important puisqu'elle intervient au carré !!!
Si la vitesse est nulle, il n'y a pas de résistances à l'avancement. Par contre en déplacement, il est important car au carré.
Ex:
à une vitesse d'1m.s-1 soit 1'40'' au 100m: R= K x S x 1
à une vitesse de 2m.s-1 soit 50'' au 100m: R= K x S x 4
V= Vitesse
R = KSV²
Les résistances passives évoquées par Counsilman vont dépendre des 3 éléments de cette formule
Les nageurs connaissent bien ce facteur de résistance particulièrement lors des coulées où le relevé de la tête par exemple réduit la coulée à cause de l'augmentation des résistances dues à l'augmentation du maître couple.
k = coefficient de forme
Chacun sait que pour deux corps ayant la même surface de maître couple, la forme de ces corps permet plus ou moins une bonne pénétration et une plus ou moins grande réduction de résistances à l'avancement. Il s'agit de la correspondance au Cx d'une voiture.
Les 3 formes de résistances de Counsilman liées à la formule R=kSV² réexpliquée:
Résistance Forme : (Frontale et traînée de remous)
frontale: liée au maître couple
traînée: liée au coefficient de forme
Quand un nageur avance, il crée une zone de turbulences provoquant des vagues, les plus importantes sont la vague de queue et la vague frontale
Résistance de vague:
Résistance de Frottement (loi de Coulomb)
Losqu'un corps se déplace dans un fluide, les molécules de fluide qui sont le plus près du corps
adhèrent à celui-ci, leur vitesse est nulle.
Il existe un grand nombre de résistances dans le milieu aquatique
Le but du nageur va donc être de trouver le meilleur moyen pour réduire ces résistances.

Hydrodynamisme
Le principe d'action - Réaction
3ème loi de Newton
La troisième loi du mouvement de Newton intéresse directement toute la natation. En effet, à chaque action s'oppose une réaction inverse équivalente; de ce fait, si un nageur veut se déplacer dans une direction, il doit exercer une poussée avec ses membres dans la direction opposée.
Cela se traduit pour le nageur par une orientation des surfaces propulsives (par exemple la main) perpendiculairement au sens de déplacement, avec une direction des forces propulsives parallèle au déplacement.
Cette recherche d'une action propulsive doit intégrer la spécificité du milieu liquide à savoir que les molécules d'eau sont fuyantes et que tout mouvement réalisé perpendiculairement au sens de déplacement
doit être effectué en accélération progressive
Le nageur va devoir mettre en place un certain nombre d'actions inverses à son déplacement pour se propulser efficacement dans l'eau
PROPULSION
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