TPE : Les troubles musculo-squelettiques et le Tillerstart

Résumé du document

La réglementation du travail en France est claire : une femme ne doit pas fournir plus de 15kg en poussée horizontale et l'homme ne doit pas fournir plus de 20kg en poussée horizontale. Les troubles musculo-squelettiques qui sont la première cause de reconnaissance de maladies professionnelles (taux de croissance d'environ 15% par an) concernent aussi bien les hommes que les femmes quel que soit leur âge. L'INSEE dénombre 8,3 millions de journées de travail perdues et 800 millions de cotisation d'euros pour les entreprises sans compter la sécurité sociale. La santé est de plus en plus l'objet de l'intérêt général.
Dans ce contexte, ce sujet ayant attiré notre attention, nous avons rencontré un inventeur Jean-Marc Baggio qui a mis au point un système baptisé le Tillerstart qui permet d'apporter une solution au déplacement de charges lourdes. Cette invention s'appuie sur des principes mathématiques et physiques que nous allons exposer dans cette étude.

I. Les troubles musculo-squelettiques : une préoccupation croissante pour les entreprises

Les troubles musculo-squelettiques affectent les muscles, les ligaments, le squelette, les tendons et les nerfs. Ils sont localisés au niveau des poignets, des épaules, des coudes, du rachis, des genoux. Le syndrome du canal carpien est la pathologie la plus connue et la plus répandue ; les tendinites sont aussi des formes fréquentes de TMS. Une des causes des TMS est le déplacement de charges lourdes.
Une force musculaire importante est nécessaire lorsqu'on soutient ou on déplace des charges lourdes. Cela peut amener à une fatigue des muscles. Au début, ces affections peuvent se manifester par une sensation d'irritation ou de fourmillement ; elles peuvent être passagères, puis parfois causer une douleur et des lésions irréversibles pouvant entraîner un handicap dans la vie professionnelle et la vie privée.
Les facteurs de risques les plus importants sont le poids de l'objet à pousser, la distance horizontale entre la charge et le corps, ainsi que la durée et la fréquence d'utilisation (...)

Extraits

[...] Le prototype du Tillerstart sur un chariot basique se présente de cette manière : avec : 1 : poignée, point d'application de la force motrice 2 : timon 3 : ressort d'application de la charge 4 : la résultante de la force, point de contact entre le timon et la structure métallique 5 : point d'appui, centre de rotation, roue à cliquet adhérente 6 : 4 roues basiques 7 : 4 ressorts ergonomiques Dans la théorie, la longueur entre la poignée et la résultante de la force sera de 0,8m et celle de la résultante et le point d ‘appui de 0,4m c'est-à- dire une longueur de 1,2m pour la barre qui constitue le Tillerstart. Cela représente une proportion de 1/3. L'opérateur pour pousser le timon du chariot fait une poussée de 30cm ; le chariot n'avance cependant que de 10 cm (voir démultiplication des forces). Cependant, la photographie ci-dessus est un Tillerstart expérimental utilisé pour valider le concept et qui ne respecte pas les proportions idéales de 1/3. Les prochains modèles respecteront ce rapport. [...]

[...] On retrouve cette roue notamment sur un vélo. Aussi cette roue ne doit pas glisser sur le sol, trois solutions se présentent alors : TROUS PROTUBERANCE ADHERENCE + CHARGE-POIDS Sur le schéma, la barre rouge représente le timon du Tillerstart. Avant le Tillerstart, les solutions existantes étaient les trous ou la protubérance. Seulement, il est impensable de faire des trous ou des petits supports dans toute une usine. La solution idéale est donc celle s'appuyant sur l'adhérence et la charge. [...]

[...] a/b=p/p' Lorsque l'on veut lever un objet, le levier est soumis à trois forces : l'action F1 de l'objet (qui est égale à son poids) l'action F2 de la personne sur le levier l'action R du pivot sur le levier. À l'équilibre, la somme des trois forces s'annulent, on a : F1 + F2 + R = 0 Le Tillerstart s'appuie sur la loi des leviers mais se présente sous cette forme : (comme une brouette ) Où p est le point d'application de la force motrice et p' est la résultante de la force. AB est en équilibre car ap = bp'. Le triangle violet représente le point d'appui. [...]

[...] On peut donc dire que pour une masse de 1kg on a environ un poids de 10 N. Ainsi, pour l'exemple précédent, les forces 50N et 150N correspondraient à des forces provenant de masses suspendues de 5kg et 15kg. Le levier étant un objet tournant autour de son extrémité inférieure, on peut également considérer les moments des forces qui lui sont appliquées. Le moment : Dans un premier temps, on va mettre le Tillerstart vertical avec toutes les forces en présence horizontales. [...]

[...] Une force musculaire importante est nécessaire lorsqu'on soutient ou on déplace des charges lourdes. Cela peut amener à une fatigue des muscles. Au début, ces affections peuvent se manifester par une sensation d'irritation ou de fourmillement ; elles peuvent être passagères, puis parfois causer une douleur et des lésions irréversibles pouvant entraîner un handicap dans la vie professionnelle et la vie privée. Les facteurs de risques les plus importants sont le poids de l'objet à pousser, la distance horizontale entre la charge et le corps, ainsi que la durée et la fréquence d'utilisation. [...]