TPE Martin Chalot & Louis Mercier
Les facteurs de performance au saut à la perche
Lors d'un saut à la perche, il y a un nombre incalculable de forces s'exerçant sur le sauteur et la perche.
Tout d'abord, il faut définir le terme force. Une force est la valeur physique d'une interaction entre deux objet. Une force est définie par une unité : le Newton (N), et on peut la modéliser par un vecteur appelé vecteur force. Lors de la course, on distingue deux forces majoritaires.
Ainsi, lorsque le perchiste prend appui sur le sol, il exerce une force sur ce dernier. La valeur de celle ci dépend de l'intensité du travail musculaire qu'il produit. Cependant, selon la troisième loi d'Isaac Newton on sait que lorsque un objet A exerce un travail sur un objet B de vecteur F. Cet objet B exerce le travail (la force) opposé de vecteur -F. Donc, selon ce principe dit d'action-réaction, lorsque l'athlète prend appui sur la piste d'élan, le sol exerce donc une force opposée à la sienne. C'est d'ailleurs grâce à ce principe que le sauteur peut être en suspension, car la force contraire à la sienne le propulse vers l'avant et le haut. Cependant, le sauteur est soumis à son poids, qui est la force d'attraction de la terre. Il est donc toujours attiré vers le sol, surtout lors de la suspension (après l'appui au sol). L'athlète va donc rendre sa foulée plus fréquente, afin d'éviter un contact trop long avec le sol qui lui ferait perdre une partie de son énergie cinétique en énergie thermique. Ensuite, lors de l'impulsion, le sauteur va exercer une force sur le sol encore plus forte que lors de ses foulées, afin d'avoir selon le troisième principe de Newton, une plus grande force renvoyée, et ainsi de pouvoir s'élever plus haut.
Lors de la phase d'utilisation de la perche, les forces vont surtout s'exercer sur le couple perche-sauteur. Ainsi, l'interaction entre le sauteur et la perche est modélisée par deux vecteurs. Un vecteur dirigé vers le bas, et un autre dirigé vers le haut. Cependant, ces forces sont opposées et le perchiste n'est pas en équilibre. Ceci est dû au poids du perchiste, qui va attirer le perchiste vers le sol. Ensuite, lors de l'arrêt de son travail sur la perche, il n'exerce plus de force vers le bas, mais la force vers le haut est toujours présente. La perche, étant un matériau élastique, va donc reprendre sa forme initiale, et donc élever le sauteur vers la barre. Ensuite, lorsque la perche est revenue à sa forme initiale, le sauteur va exercer un travail sur son engin de saut. Il pousse ainsi sa perche vers le sol, ce qui lui permet lors de l'arrêt de son effort d'être, grâce à la force opposée d'être propulsé vers le haut.
Ensuite, le sauteur est dans les airs, et jusqu'à ce que la force s'estompe, il est en mouvement ascensionnel. Ensuite, le perchiste doit enrouler la barre, car lorsque les forces ascensionnelles auront diminué, le sauteur ne sera soumis qu'à son poids et son centre de gravité doit être derrière la barre, lorsque sa chute commencera pour qu'il ne tombe pas sur celle-ci. Après le franchissement de la barre, les forces ascensionnelles deviendront inexistantes, et il ne sera soumis qu'à son poids. Il sera alors en chute libre jusqu'au moment où il tombera sur le tapis
B/ Forces lors du saut
Cette image, sans souci d'echelle, montre que l'impulsion n'est qu'un principe d'action-réaction. On voit aussi que l'athlète exerce un travail sur la perche. Le poids quand à lui est toujours présent à la surface de la terre. Il faut noter que les actions réciproques de ces dernières forces se situent au niveau du centre de la terre.
Cette image montre que le perchiste n'est soumis qu'à son poids. Seul la terre et lui sont en interaction. Il est tout simplement en chute libre.
Cette image montre ainsi le principe d'action-réaction. Avec le travail que Renaud Lavillenie exerçait sur sa perche, on voit que le point d'action de la force opposée se situe au niveau du butoir. Le poids (en rouge est une plus petite force que celle exercée par le sauteur sur la perche. Cette photo a été prise lors des jeux de Londres, quand il a gagné son titre olympique.