Moments de forces et moment cinétique dans un mouvement angulaire : Le plongeon de haut vol

Résumé du document

Le cliff diving est un sport extrême où les plongeurs sautent d'une paroi d'une hauteur de 27 mètres. Lors de la compétition de cliff diving à La Rochelle en 2011, on se demande par quels moyens les plongeurs arrivent à créer autant de mouvement de rotation. Pour cela, deux notions sont essentielles: le moment de force et le moment cinétique.
Le moment de force est l'aptitude d'une force à faire tourner un système mécanique (ici le plongeur) autour d'un point donné que l'on nomme centre de gravité (situé au niveau du plongeur également). Le moment cinétique (ou appelé également moment angulaire) est la grandeur physique qui joue dans le cas d'une rotation, un rôle analogue à celui de la quantité de mouvement pour une translation.

Extraits

[...] Les rotations se font autour de l'axe de rotation, donc plus le centre de gravité du plongeur est proche de l'axe de rotation, plus les rotations auront de la vitesse. le moment d'inertie est la capacité à maintenir un moment angulaire. Plus le moment d'inertie diminue, plus la vélocité angulaire augmente, c'est à dire l'angle du plongeur au début de son saut. Plus la vélocité angulaire est grande, plus le centre de gravité est loin de l'axe de rotation, et donc les rotations n'auront pas de vitesse. [...]

[...] on retrouve le même principe lors d'un transfert de moment cinétique aux bras et aux jambes (lors de l'adduction d'un bras) ce qui va modifier le mouvement angulaire. Conclusion: Il existe différents principes biomécaniques qui créent les mouvements de rotations à l'impulsion (sur la planche) et en l'air (lors du plongeon) tel que le moment de force avec la force proportionnelle entre la planche et le plongeur, avec le principe d'inertie. Et le moment cinétique avec la modification angulaire (dû au transfert du moment cinétique), avec le moment d'inertie qui est proportionnel à la vélocité angulaire. [...]

[...] On a donc à la fin de cette 1re partie, plusieurs moments de force qui sont à l'origine du mouvement angulaire: réaction de la planche, centre de gravité en déplacement. II) Transfert des moments cinétiques. Inertie et vitesse de rotation. On va maintenant parler de rotation à l'impulsion ce qui nous rapporte à notre questionnement. On va tout d'abord utiliser à nouveau le principe d'inertie appliqué au mouvement angulaire en lien avec la notion transfert des moments cinétiques: le plongeur à un moment cinétique constant peut transférer ce moment à différentes parties du corps tel que les bras et les jambes et cela va aider le plongeur à créer des mouvements de rotations. [...]

[...] Devoir de biomécanique pour le 21/10/2011: TD Moments de forces et moment cinétique dans un mouvement angulaire. Etude de cas: Le plongeon de haut vol. Introduction: Le cliff diving est un sport extrême ou les plongeurs sautent d'une paroi d'une hauteur de 27 mètres. Lors de la compétition de cliff diving à La Rochelle en 2011, on se demande par quels moyens les plongeurs arrivent à créer autant de mouvement de rotation. Pour cela, deux notions sont essentielles: le moment de force et le moment cinétique. [...]

[...] la 3e loi de Newton nous aide donc à comprendre pourquoi il y a une réaction lors du mouvement angulaire. Le plongeur crée une force sur la planche et la planche crée une force sur le plongeur. Nous allons, pour continuer à développer cette première partie, rappeler là ce qu'est un moment de force: c'est l'aptitude d'une force à mettre en mouvement le plongeur (mouvement angulaire) autour de son centre de gravité. Il ne faut pas oublier également le concept de rotation (les plongeurs réalisent toutes formes de figures de gymnastiques telles que les saltos pendant leur plongeon). [...]