Biomécanique de la course: cycle de foulée et forces au sol

Sciences du sport & du mouvement · Bachelor 3

Phases de la foulée, forces de réaction du sol, cinématique de la course et facteurs de performance.

Introduction

La locomotion, marche ou course, est un cycle répété de poussée, de suspension et d'appui. Le cycle de foulée correspond à l'intervalle entre deux contacts successifs du même pied avec le sol. En course, il comprend une phase d'appui, pendant laquelle le pied est en contact avec le sol, et une phase aérienne, où aucun pied ne touche le sol; cette phase aérienne distingue la course de la marche, où il existe toujours au moins un pied au sol.

Les forces de réaction du sol, mesurées par des plateformes de force, décrivent les interactions entre le coureur et le sol. La composante verticale atteint des valeurs plusieurs fois supérieures au poids du corps à l'appui; la composante horizontale se divise en phase de freinage puis de propulsion. Le type d'attaque du pied (talon, médio-pied, avant-pied) modifie le profil de ces forces, avec des implications possibles sur les charges mécaniques subies par les tissus.

La vitesse de course est le produit de la fréquence par la longueur de foulée. Le modèle masse-ressort, avec la notion de raideur de jambe, permet de décrire le comportement élastique du membre inférieur à l'appui et sert de cadre à l'étude de l'économie de course et du risque de blessure.

Objectifs d'apprentissage

Décrire les phases du cycle de foulée en course
Distinguer marche et course sur le plan biomécanique
Interpréter une courbe de force de réaction verticale et horizontale
Expliquer la relation entre vitesse, fréquence et longueur de foulée
Présenter le modèle masse-ressort et la raideur de jambe

Concepts clés

Cycle de foulée: Entre deux contacts successifs du même pied, il comprend appui et phase aérienne. L'appui se subdivise en absorption, puis propulsion. La proportion de temps d'appui diminue quand la vitesse augmente.
Marche et course: En marche, au moins un pied est toujours en contact avec le sol et il existe une phase de double appui; en course, une phase aérienne est présente. Le centre de masse se comporte comme un pendule inversé en marche et comme un ressort en course.
Forces de réaction du sol: La composante verticale présente un pic d'impact éventuel et un pic de poussée selon l'attaque du pied. La composante antéro-postérieure est négative au freinage puis positive à la propulsion. Elles dépendent de la vitesse et de la technique.
Fréquence et longueur de foulée: La vitesse est égale à la fréquence multipliée par la longueur de foulée. Pour accélérer, les coureurs augmentent les deux paramètres; à haute vitesse la fréquence devient le facteur limitant.
Raideur de jambe: Le modèle masse-ressort assimile la jambe à un ressort. Une raideur adaptée permet de stocker et de restituer l'énergie élastique des tendons, ce qui contribue à l'économie de course.

Conclusion

L'analyse de la locomotion articule cycle de foulée, forces de réaction du sol et modèle masse-ressort. La course se distingue de la marche par sa phase aérienne et son fonctionnement élastique.

Ces notions fournissent les bases pour optimiser la technique et l'économie de course, en tenant compte des charges mécaniques subies et de la variabilité individuelle.

Cartes

Qu'est-ce qu'un cycle de foulée ?: L'intervalle entre deux contacts successifs du même pied avec le sol.
Quelle phase distingue la course de la marche ?: La phase aérienne, absente en marche.
Que fait le centre de masse en marche ?: Il se comporte comme un pendule inversé, avec échanges d'énergie potentielle et cinétique.
Que fait le centre de masse en course ?: Il se comporte comme dans un système masse-ressort, avec stockage et restitution d'énergie élastique.
Que mesure une plateforme de force ?: Les forces de réaction du sol dans les directions verticale, antéro-postérieure et médio-latérale.
Quelle est l'allure de la force antéro-postérieure à l'appui en course ?: Négative en phase de freinage puis positive en phase de propulsion.
La force verticale en course est-elle égale au poids du corps ?: Non, elle atteint plusieurs fois le poids du corps lors de l'appui.
Quels sont les types d'attaque du pied ?: Attaque talon, médio-pied et avant-pied.
L'attaque avant-pied supprime-t-elle les charges mécaniques ?: Non, elle modifie leur distribution, par exemple en augmentant les contraintes sur la cheville et le mollet.
Comment la vitesse de course est-elle liée à la foulée ?: Vitesse = fréquence de foulée × longueur de foulée.
Que devient le temps d'appui quand la vitesse augmente ?: Il diminue.
Qu'est-ce que la raideur de jambe ?: La capacité de la jambe à résister à la compression à l'appui, modélisée comme un ressort.
Pourquoi les tendons sont-ils importants en course ?: Ils stockent et restituent de l'énergie élastique, réduisant le coût énergétique.

Glossaire

Cycle de foulée: Période comprise entre deux contacts successifs du même pied avec le sol.
Phase aérienne: Instant où aucun pied n'est en contact avec le sol, spécifique à la course.
Force de réaction du sol: Force exercée par le sol sur le pied en réponse à la poussée du coureur.
Attaque du pied: Partie du pied qui entre en premier en contact avec le sol à l'appui.
Fréquence de foulée: Nombre de foulées par unité de temps.
Longueur de foulée: Distance parcourue entre deux contacts successifs du même pied.
Raideur de jambe: Rapport entre la force à l'appui et la compression du membre dans un modèle masse-ressort.