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La profondeur d'eau influence t'elle la flottabilité du nageur ? Certains nageurs
ont la nette impression d'aller plus vite dans une faible profondeur d'eau,
"... une petite question
qui peut sembler bete: la profondeur de l'eau influence t'elle la vitesse
de nage? si oui, comment l'expliquer physiquement ??
Effet d'optique ?
pure illusion ? ou vrais phénomènes physiques ? Creusons
la chose ...
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Certains d'entre-vous sont d'accord pour avancer la notion "d'impression" de plus grande vitesse en faible profondeur: mais n'est-ce vraiment qu'une impression ? "...Mon avis sur
cette impression de nager plus vite en bassin de petite profondeur est
que ce sont les sensations qui changent...
"...c'est comme quand tu regardes la Lune et que tu marches : comme ellle est loin, tu as l' impression de te déplacer lentement ! là, c' est pareil :plus la profondeur du bassin ou du lieu de nage est importante, et plus tu as l' impression de te déplacer lentement (moi c' est pour cela que je préfère nager là ou c'est pas trop profond)..." (Fred). La notion de repères visuels paraît donc centrale : le nageur en a besoin pour se situer dans son élément liquide. "...Pour ma part, je ne pense pas que la profondeur des bassins ait une influence sur le temps des performances. Je dirais plutôt que la profondeur influence nos perceptions du milieu dans lequel on se trouve, et par la même modifie les sensations que l'on peut avoir lors de la nage. Pour moi, il est indéniable que je préfère nager en bassin peu profond, j'y ai nettement de meilleures sensations. En eau profonde, mon système visuel a beaucoup de mal à percevoir le relief du fond de bassin et ces points de repère (ligne de fond, quadrillage du carrelage, mur, ...). Pour moi en eau profonde, j'ai beaucoup plus de mal à me positionner dans l'espace aquatique ou par rapport au plan d'eau de nage. J'y nage donc avec beaucoup moins de plaisirs et j'ai l'impression de plus forcer et de nager moins vite (moins efficacement). Le pire que j'ai pu rencontrer en vacances, c'est une piscine sans aucun marquage sur les parois et sur le fond. C'était une piscine de loisirs dont les parois étaient toutes d'un "bleu ciel aquatique" peint. Dans ce cas aucune perception visuelle, et à plusieurs reprises me suis taper le mur de bord de bassin sans l'avoir vu arrivé ..." (Dominique) D'accord, mais n'est-ce vraiment qu'une impression ? n'y a t'il pas aussi un peu de vrai, techniquement parlant ? "...je me suis également
souvent posé la question. va-t-on + vite ? je crois que oui !
"...En effet, lorsque je nage dans une profondeur faible, c'est à dire un peu près 1,50m , j'ai l'impression qu'il est plus facile de flotter, et donc plus agréable à la traction : cela permet d'avoir une meilleur nage. Je ne saurais pas l'expliquer, mais c'est l'impression que cela me donne..." (Inconnu) "...je me permettrais d'avancer spontanément un avis concernant la vitesse : Expérimentalement il me semble que la vitesse de nage est plus importante en faible profondeur d'eau. Peut-être est-ce dû au fait qu'étant donné il y a moins de volume d'eau, il y a par conséquent moins de cohésion moléculaire à briser pour pouvoir avancer..." (Sam) Restons prudents
sur la cohérence moléculaire, mais
Effet d'optique ? pure illusion ? ou vrais phénomènes physiques ? Creusons la chose ... |
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La flottabilité d'un corps de nageur ou d'un objet en général dépend de 4 facteurs: La masse du corps La masse d'un corps caractérise la quantité de matière contenue dans ce corps. Quel que soit le matériau, un kilogramme est invariable : un kilogramme de plomb est aussi lourd qu’un kilogramme de plume. Bien sûr, le volume de plume sera bien plus important même compacté. La quantité
de matière, donc la masse, reste la même quel que soit l'endroit
où l'on se trouve. Lorsque l’on pèse quelque chose sur une
balance, qu'elle soit de type romaine, Roberval ou pèse-personne,
on lit une masse et non un poids
La densité La densité est le rapport de la masse d’un certain volume d’un corps avec le même volume d’eau. Par exemple, pour comparer, pesons sur une balance un centimètre cube (cm3) de cuivre et un cm3 d'eau. Le cuivre aura une masse de 8,92 grammes alors que l'eau aura une masse d'1 gramme. Ce rapport de masse se nomme densité. Pour un corps c’est l’eau qui sert de référence de comparaison par contre pour un gaz c’est l’air qui sera pris pour référence. Il existe une passerelle entre l'air et l'eau : la densité de l’air par rapport à l’eau est de 0,001293 . Par exemple, 1 litre d'eau a une masse de 1 000 grammes tandis qu'1 litre d'air a une masse d' 1,29 grammes. La densité
est un chiffre sans unité car il s’agit simplement d’une comparaison.
Le phénomène de gravitation La gravitation est
un phénomène en vertu duquel tous les corps matériels
s'attirent réciproquement en raison, entre autres, de leur masse.
La force d'attraction terrestre s'exerce sur tous les corps mais n'est
pas constante sur la surface du globe. En effet, la Terre est une sphère
légèrement aplatie. Ainsi, aux pôles, l’attraction
sera la plus forte car plus proche du cœur de la Terre. Par contre, au
niveau de l’équateur, l’attraction terrestre est plus faible car
à cet endroit, la surface est plus éloignée du centre
de la Terre.
Dans les calculs,
l’accélération de la pesanteur est désignée
par la lettre "g" première lettre du mot "gravité ". L’unité
est le mètre par seconde au carré car c’est l'accélération
de chute.
Le poids Le poids est la résultante
de l’action de la pesanteur sur les molécules d’un corps. Il est
une force égale au produit de la masse d'un corps par l'accélération
de la pesanteur. C’est Newton qui découvrit le premier l’attraction
universelle.
La relation entre
la masse, l’accélération de la pesanteur et le poids s’exprime
comme suit :
L’unité de poids est le Newton. 1 Newton = 0,0981 kilogramme, donc 10 Newton = 0,981 Kilogramme. La résultante
de toutes les petites forces de poids trouve leurs applications en un point
qui est appelé centre de gravité. Par convention le centre
de gravité est appelé "G".
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Et Archimède, dans tout ça ? Lorsque Archimêdes (en grecque) se glissa dans un baquet d’eau bien rempli, pour y prendre son bain, il fit déborder le liquide. Le volume de son corps avait déplacé le volume équivalent en eau. Le théorème d’Archimède traduit en français est : "Tout corps plongé dans un fluide subit une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du fluide déplacé et appliquée au centre de gravité de ce fluide." La poussée d'Archimède est une force hydrostatique qui s'applique sur les volumes immergés. La poussée est désignée par la lettre Õ (pi). La résultante de toutes les petites forces de poussée s'applique au centre de gravité du fluide déplacé. Cela correspond pour le volume immergé à son centre, appelé centre de carène. La désignation est faite par la lettre "B". Deux unités
sont possibles d'emploi pour exprimer un volume : le mètre cube
et le litre.
Et la flottabilité alors ? On y arrive : Appelons :
P Archi : la poussée d'Archimède.
Nous pouvons dire que : P app = P réel - P Archi Résultats, pour un objet quelconque : Si P réel
> P Archi : le P app est supérieur à 0 donc positif :
Si P réel
= P Archi : le P app est égale à 0 donc nul :
Si P réel
< P Archi : le P app est inférieur à 0 donc négatif
:
Et pour les personnes ? Archimède disait que: «la flottabilité est la poussée exercée vers le haut par un liquide sur tout objet qui s'y trouve plongé». Cette poussée est égale à 1 gramme par centimètre cube. Si la masse volumique d'un objet (masse/volume) est supérieure à 1 g/cm3, l'objet coule. Au contraire, si elle est inférieure, l'objet flotte. Si la masse volumique de l'objet est égale à celle de l'eau, l'objet aura tendance à rester entre deux eaux c'est-à-dire entre le fonds et la surface. Il existe essentiellement 4 facteurs qui influencent la flottabilté d'une personne :
1.2 endomorphe (plutôt enrobé), densité autour de 0,995 g/cm3 1.3 mésomorphe (plutôt musclé), densité autour de 0.990 g/cm3
Centre de gravité et centre de flottabilité En natation, nous ne parlons pas nécessairement de stabilité mais bien de flottabilité (la stabilité étant surtout utilisé dans le monde terrrestre). Pour que celle-ci soit possible, les centres de gravité et de flottabilité de la personne doivent de situer à la même hauteur dans son corps (en position horizontale). Vous êtes-vous déjà posé la question afin de savoir pourquoi les femmes flottent plus que les hommes ? Si oui, la réponse est fort simple; c'est tout simplement que les femmes ont,en général, une masse adipeuse plus importante que celle des hommes, que leur bassin est plus large (pour des raisons biologiques) : leurs centres de gravité et de flottabilité se situent à la hauteur du nombril (centre de flottabilité) et des fesses (centre de gravité). Pour ce qui est des
hommes, leur centre de gravité, comme les femmes, est au niveau
des fesses, mais leur centre de flottabilité est au niveau du torse.
C'est pour cela que leurs jambes tendent à s'enfoncer davantage
lorsqu'ils essaient de flotter (toute proportion gardée bien-sûr
: le reste est - et demeure avant tout - une question de technique !).
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Bon, et le "tirant d'eau" ? Le tirant d'eau est un terme maritime, mais on va vite comprendre qu'il peut tout à fait s'employer pour la Natation ! Définition : TIRANT D'EAU = Hauteur de la partie immergée du bateau qui varie en fonction de la charge transportée. - Un faible tirant
d’eau est un facteur de facilité pour le mouillage.
Il convient de trouver pour chaque type de bateau le meilleur équilibre: Augmenter le tirant
d’eau :
Lorsque l’on réduit le tirant d’eau, les qualités du bateau diminuent progressivement et se dégradent brutalement en particulier avec le vent, la gîte et la mer. En fonction de la taille du bateau et à partir d’une certaine force de vent et de vagues, le bateau devient incapable de remonter au vent, de manœuvrer ; il devient dangereux. Alors là, la question tombe : "et le tirant d'eau d'un nageur ?" et oui, tout à fait, il est à prendre en compte : c'est la hauteur du corps immergé du nageur. Et elle est importante, car la plus grande partie du corps du nageur se trouve dans l'eau, et non pas au dessus de la ligne de la surface ! Précisions
que les mouvements de bras et de jambes (suivant la nage, la position du
corps, son allongement, sa flottabilité, etc...) nécessitent
également une profondeur d'eau minimale, qu'il faut intégrer
à la notion de tirant d'eau (pitié pour nos ongles ! le carrelage
du bassin aura toujours raison).
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Notion de "turbulences" L'ensemble des mouvements des segments propulsifs, équilibrateurs et stabilisateurs, sont nécessaires au bon déroulement de la nage, et constituent le tirant d'eau minimum du nageur, nous venons de le voir. Mais voila le point le plus important : si la profondeur d'eau est trop juste par rapport au tirant d'eau, des phénomènes de perturbations (mouvements d'eau directemet liés au travail des segments) vont apparaitre, et vont gêner le nageur, car elles lui seront "renvoyées", au lieu d'être absorbées par les profondeurs. En gros et pour simplifier, on se récupère l'eau déplacée pour avancer, au lieu de l'évacuer sans impact. Les perturbations sont d'autant plus fortes que les segments sont rapides et puissants. Ils proviennent d'un fond trop proche, mais également de murs trop proches (réflexion des vagues, etc...). "...En effet, lorsque l'eau est profonde, la masse d'eau est importante, et donc l'eau déplacée par les mouvements propulsifs du nageur, dans un grand volume, provoque peu de turbulences, et donc les appuis sont plus stables, et le nageur va plus vite.... Par contre, en faible profondeur, toute l'eau est "remuée" et les appuis sont instables et difficiles à saisir. On va donc moins vite. Par contre, l'impression de vitesse est plus grande, car on voit défiler le carrelage plus vite.... Mais ce n'est qu'une illusion...!" (Michel). On voit donc clairement
que la profondeur d'eau influence bien la nage : il y a d'un côté
les facteurs visuels et de repèrage (qui favorisent une faible profondeur),
de l'autre les facteurs techniques (qui valorisent une profondeur plus
importante) : les bassins olympiques ont une profondeur stable d'environ
2 mètres, des lignes d'eau spéciales qui brisent les vagues,
et offrent des systèmes de repères visuels forts : tout ceci
a été étudié en conséquence : il semble
donc bien exister une "profondeur idéale" de nage !
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