Pole vault
Analyse cinématique des mouvements d'une perchiste
Niveau :
Lycée
Auteur :
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves d'analyser la cinématique complexe d'un saut à la perche et les transferts d'énergie associés. Elle développe la capacité à décomposer un mouvement sportif en phases distinctes et à comprendre les principes biomécaniques.
Concepts abordés :
Transferts d'énergie; Cinématique sportive; Élasticité; Énergie potentielle élastique; Biomécanique
Description de l'activité :
L'élève utilise le module d'analyse cinématique de FizziQ pour étudier en détail les phases successives d'un saut à la perche. En pointant les positions de l'athlète tout au long du mouvement et en calculant les vitesses et énergies correspondantes l'élève identifie les moments clés du saut (butée retournement lâcher) et analyse les transformations d'énergie entre l'athlète et la perche.
Matériel requis :
Smartphone ou tablette avec l'application FizziQ; Vidéo 'Saut à la perche' disponible dans la bibliothèque FizziQ; Cahier d'expérience FizziQ
Eclairage scientifique
Le saut à la perche est l'un des mouvements sportifs les plus complexes, combinant course, conversion d'énergie cinétique en élastique, et mouvement gymnique. L'analyse cinématique révèle plusieurs phases distinctes: 1) La course d'élan: l'athlète accumule de l'énergie cinétique horizontale (Ec = ½mv²); 2) La butée: moment où la perche est plantée dans le butoir, initiant le transfert d'énergie de l'athlète vers la perche; 3) La flexion: la perche se plie, convertissant l'énergie cinétique en énergie potentielle élastique (Epe = ½kx², où k est la constante d'élasticité et x la déformation); 4) Le retournement: l'athlète pivote pour passer de la position horizontale à verticale; 5) La détente: la perche restitue l'énergie élastique emmagasinée; 6) Le redressement: l'athlète étend son corps pour maximiser la hauteur; 7) Le lâcher: moment où l'athlète abandonne la perche; 8) L'apogée: point culminant de la trajectoire. Sur le graphique de vitesse horizontale (Vx), la butée apparaît comme une décélération brutale, et le lâcher comme une stabilisation de la vitesse à une valeur faible. Sur le graphique de vitesse verticale (Vy), l'apogée correspond au moment où Vy = 0. Le bilan énergétique montre que l'énergie mécanique finale (au moment du franchissement) est généralement supérieure à l'énergie initiale (fin de course d'élan). Cette "énergie additionnelle" provient du travail musculaire de l'athlète pendant le saut, notamment lors du retournement et du redressement. Typiquement, un sauteur élite de 70 kg courant à 9 m/s possède une énergie cinétique initiale d'environ 2800 J. La perche peut stocker jusqu'à 1500-2000 J, et l'athlète peut ajouter 400-600 J par son travail musculaire. La complexité technique de ce mouvement explique pourquoi cette discipline nécessite des années de formation spécifique.