A- La Propulsion

LA PROPULSION

 

        Définir la propulsion au sens large...

    La propulsion est une des notions principales quand il s'agit d'étudier un nageur en mouvement. De la manière la plus simple, la propulsion consiste en une action qui permet de pousser en avant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par un moteur. Dans le cadre de la natation le propulseur est le corps humain et l'énergie est musculaire.

         Introduction...

    Un nageur en déplacement est un système vivant : il crée une zone de turbulence donc de résistances qui freinent ses actions. Ces freins nommés résistances sont donc un désavantage, une force de frottement qui s'oppose à l'avancement de son corps dans le fluide. Pourtant c'est cette même résistance qui devient propulsive et qui permet au nageur d'avancer. Ainsi le nageur se trouve devant un dilemme, réduire les résistances a l'avancement s'opposant à son déplacement et augmenter les résistances propulsives créées par ses membres. Pour créer ces résistances il existe plusieurs modèles ...

 

   A La troisième loi de Newton


     La troisième loi de Newton, dans notre programme de physique de cette année nous parait essentielle, quand il s'agit d'étudier le déplacement du nageur. 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, dans ce cas précis la main perpendiculairement au sens de déplacement, avec une direction des forces propulsives parallèles 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. Cette accélération va permettre de ramener et de s'appuyer sur une même masse d'eau durant tout le trajet moteur. Si le mouvement n'est pas accéléré mais uniforme, alors les molécules d'eau pourront s'échapper derrière la main et la propulsion sera très faible voir nul.

 

    B Le théoreme de Bernoulli  revu par Counsilmann

          En 1971, COUNSILMANN observe le trajet sous l'eau de ses nageurs et s'aperçoit que ces trajets ne sont pas rectilignes. La main n'est pas toujours perpendiculaire à l'axe de déplacement. Il se dit donc que le modèle explicatif de la propulsion ne peut pas être celui de la rame ou de la pagaie. Il va donc comparer la main du nageur à une aile d'avion. Il va s'appuyer sur le théorème de Bernoulli et la notion de portance pour expliquer comment un nageur peut se propulser en adoptant différentes orientations de la main dans l'eau.

                       Definir la portance:

La portance


         Compte tenu de la forme non symétrique de l'aile dans ses composantes supérieures et inférieures, la distance que l'air doit parcourir pour aller du bord d'attaque au bord de fuite est plus grande par dessus que par dessous l'aile. Selon le théorème de Bernouilli, l'air passant au-dessus sera donc accéléré de façon à arriver au bord de fuite, en même temps que l'air passant par dessous. Il se produira donc une différence de pression entre les deux surfaces. Une force verticale va se créer dans la mesure où les fluides ont tendance à aller des aires de haute pression (+) aux aires de basse pression (-). Cette force verticale va s'exercer de bas en haut. Il s'agit de la portance. Au niveau de l'écoulement de l'eau sur la main, il se passe la même chose qu'au niveau de l'écoulement de l'air sur une aile (exemple si dessu).


          L'angle d'inclinaison de la main va être extrêmement important dans le résultat propulsif associant la traînée et la portance. Dans le cas où l'angle d'attaque est trop grand, le nageur utilise sa main comme une rame et non comme une pale d'hélice. Avec trop peu d'angulation, les forces de portance et de traînée sont faibles et la main glisse. Pour le nageur, cela veut dire que l'orientation de la main doit être continuellement ajustée à chaque changement de direction du trajet moteur. L'angle d'incidence avec la direction du trajet de la main peut être compris entre 20° et 50° . Cet ajustement est nécessaire car la force hydrodynamique ayant pour composante la traînée et la portance détermine donc l'intensité et la direction du mouvement du nageur. Pour un maximum d'intensité, celle-ci devra être dirigée vers l'avant. Le nageur devra donc trouver une finesse technique optimale basée sur sa sensibilité ou son sens de l'eau.

 

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