⚙️ Biomécanique

La biomécanique applique la mécanique au mouvement humain : cinématique, dynamique, leviers, centre de gravité, énergie, fluides et mécanique musculaire. Ce module relie les équations aux gestes sportifs (saut, course, lancer, nage) avec 12 calculateurs interactifs.

14 chapitres12 calculateurs46 QCM41 fiches

Au programme

• Cinématique linéaire : position, vitesse, accélération L1
• MRU, MRUA et mouvement de projectile L1
• Cinématique angulaire et mouvements articulaires L1
• Dynamique : lois de Newton, poids et frottement L1
• Impulsion et quantité de mouvement L1
• Travail, énergie et puissance L1
• Statique, moments de force et leviers L1
• Centre de gravité et méthode segmentaire L2
• Équilibre et stabilité L2
• Forces de réaction du sol, saut, course et marche L2
• Mécanique des fluides : natation, cyclisme et lancers L2
• Mécanique musculaire : force–vitesse, force–longueur, élasticité L3
• Couple articulaire et charges sur le rachis et le genou L3
• Analyse vidéo, plateformes de force et centrales inertielles L3

Calculateurs

• Moment de force autour d'une articulation
• Centre de gravité 2D de plusieurs masses
• Projectile : portée, hauteur, temps de vol
• Saut vertical : hauteur par temps de vol et puissance de Sayers
• Impulsion et variation de vitesse
• Travail et puissance
• Vitesse de course : fréquence × longueur de pas
• Levier du 3e genre : force du biceps au coude
• Cinématique 1D (MRUA)
• Énergie cinétique et potentielle
• Quantité de mouvement et choc parfaitement mou
• Relation force–vitesse de Hill et puissance

✅ S'entraîner avec les QCM 🃏 Fiches de révision

Sources

• [lu] Duarte M., notebook « Body segment parameters » (modèle de Dempster 1955 adapté par Winter 2009 : masses et centres de masse, pied 0,0145 / CM 0,500, tronc 0,497 / 0,500) : https://nbviewer.org/github/demotu/BMC/blob/master/notebooks/BodySegmentParameters.ipynb (source secondaire, données lues via https://raw.githubusercontent.com/demotu/BMC/master/notebooks/BodySegmentParameters.ipynb).
• [lu] Nilsson J., Thorstensson A., Ground reaction forces at different speeds of human walking and running, Acta Physiologica Scandinavica, 136(2):217-227, 1989 (résumé lu via Europe PMC) : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2782094/
• [lu] Weyand P.G., Sternlight D.B., Bellizzi M.J., Wright S., Faster top running speeds are achieved with greater ground forces not more rapid leg movements, Journal of Applied Physiology, 89(5):1991-1999, 2000 (résumé lu via Europe PMC) : https://doi.org/10.1152/jappl.2000.89.5.1991
• [lu] Sayers S.P., Harackiewicz D.V., Harman E.A., Frykman P.N., Rosenstein M.T., Cross-validation of three jump power equations, Medicine & Science in Sports & Exercise, 31(4):572-577, 1999 (résumé lu) : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10211854/
• [lu] Erskine R.M., Jones D.A., Maganaris C.N., Degens H., In vivo specific tension of the human quadriceps femoris muscle, European Journal of Applied Physiology, 106(6):827-838, 2009 (résumé lu) : https://research.birmingham.ac.uk/portal/en/publications/in-vivo-specific-tension-of-the-human-quadriceps-femoris-muscle(cefa03d1-d4e5-4f82-8348-78fb557d8e25).html
• [lu] Tomalka A., Eccentric muscle contractions: from single muscle fibre to whole muscle mechanics, Pflügers Archiv, 475(4):421-435, 2023 (force excentrique 1,0-1,5 F0, 1,8 F0 chez Katz, jusqu'à 2,5 F0 sur fibres) : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10011336
• [lu] Hahn D., Stretching the limits of maximal voluntary eccentric force production in vivo, Journal of Sport and Health Science, 7(3):275-281, 2018 (force excentrique volontaire 1,2-1,4 F0) : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6189274
• [lu] Seow C.Y., Hill's equation of muscle performance and its hidden insight on molecular mechanisms, Journal of General Physiology, 142(6):561-573, 2013 (puissance maximale vers 0,3 Fmax) : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3840917
• [lu] Zelik K.E., Franz J.R., It's positive to be negative: Achilles tendon work loops during human locomotion, PLoS ONE, 12(7):e0179976, 2017 (hystérésis du tendon, marche) : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5495204/
• [lu] Vaz M.A., de la Rocha Freitas C., Leonard T., Herzog W., The force-length relationship of the cat soleus muscle, Muscles, Ligaments and Tendons Journal, 2(2):79-84, 2012 (estimation théorique humaine 2,64-2,84 µm avec filament fin de 1,27 µm) : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3666510
• [lu] Fine L.J., Garg A., Putz-Anderson V., Waters T.R., Revised NIOSH equation for the design and evaluation of manual lifting tasks, Ergonomics, 36(7):749-776, 1993 (critère de 3,4 kN en L5/S1, résumé lu) : https://stacks.cdc.gov/view/cdc/205542
• [lu] Arjmand N., Amini M., Shirazi-Adl A., Plamondon A., Parnianpour M., Revised NIOSH Lifting Equation may generate spine loads exceeding recommended limits, International Journal of Industrial Ergonomics, 47:1-8, 2015 (remise en cause d'une limite fixe de 3400 N) : https://pharesst.irsst.qc.ca/etudes-primaires/49