Analyse cinématique et dynamique tridimensionnelle de la performance au virage culbute crawl : influences du niveau et du genre

Three-dimensional kinematic and dynamic analysis of the crawl tumble turn performance : expertise and gender effects

• Auteur / Autrice : Frédéric Puel
• Direction : Mariano Cid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et ingénierie
• Date : Soutenance le 14/02/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Cahuc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Hellard, Julien Morlier, Annie Rouard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Berton, Didier Chollet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Biomécanique

Propriétés mécaniques

Crawl

Mots clés libres

Biomécanique

Cinématique

Dynamique

3d

Virage

Niveau

Genre

Natation

Biomechanics

Kinematics

Dynamics

3d

Turn

Level

Gender

Swimming

Résumé

De nos jours la culbute est la technique de virage crawl unanimement employée par les nageurs de compétition. Elle se décompose en cinq phases principales : l’approche, le retournement, le contact avec le mur (composé du placement et de la poussée), la phase sous-marine (composée de la glisse et de la coulée) et la reprise de nage. Dans le cadre d’une première collaboration entre le Laboratoire de Mécanique Physique de Bordeaux et le service recherche de la Fédération Française de Natation, cette étude s’est appuyée sur un protocole complet d’analyse sous-marine 3D qui a permis d’évaluer l’ensemble des paramètres cinématiques et dynamiques de la performance. Une double analyse comparative a montré que le niveau d’expertise et le genre ont un effet sur la performance au virage. Les nageuses de niveaux différents se différencient entre-elles par des vitesses en approche et en fin de poussée plus élevées pour les expertes qui adoptent une position plus profilée tout au long du contact. À haut niveau, les nageurs se différencient des nageuses au début du retournement par une vitesse plus élevée puis lors de la poussée où ils produisent un pic de force horizontale plus élevé et obtiennent un gain de vitesse en conséquence.L’utilisation de la méthode Lasso a permis d’établir deux modèles experts de la performance au virage. Chez les nageuses expertes, le modèle a révélé l’importance de l’impulsion latérale pendant le placement, paramètre nouveau qui pourrait être représentatif de la vrille exécutée. Chez les nageurs experts, les meilleurs virages sont réalisés par anticipation du retournement. Le mur est impacté dans une position corporelle peu fléchie ce qui favorise une extension rapide mais crée peu de vitesse. Le trajet parcouru par les meilleurs est court et optimisé. Cette étude illustre l’intérêt d’une analyse 3D du virage culbute crawl : en dynamique d’une part, l’utilisation d’une plateforme de force 3D permettant de distinguer les phases de placement et de poussée et probablement aussi le mouvement de vrille ; en cinématique d’autre part, avec l’importance de la trajectoire parcourue sur la performance au virage des nageurs experts. Par delà cette étude du virage, la conception, la réalisation et l’utilisation de nouveaux outils dédiés à l’analyse du mouvement en natation permet aujourd’hui de proposer au sportif une aide à la performance en phase avec ses objectifs. De part un enrichissement de la connaissance des différentes techniques utilisées par les experts et les non-experts, cette étude devrait également permettre d’améliorer l’enseignement des virages de haut-niveau.

Nowadays the tumble turn is the turn technique embraced by all freestyle competitive swimmers. It consists of five main phases: the approach, the rotation, the wall contact (with braking and push-off sub phases), the underwater phase (with glide and underwater propulsion sub phases), and the resumption of swimming.Within the first collaboration between the Laboratoire de Mécanique Physique of Bordeaux and the research department of the Fédération Française de Natation, this study relied on a comprehensive protocol for 3D underwater analysis that allowed assessing all kinematic and dynamic variables of performance.A double comparative analysis showed that both the level of expertise and the gender have effects on the turn performance. Female swimmers of various levels differ by higher approach and push-off speeds for the experts who are more streamlined throughout the contact. At a high level, male swimmers differ from female swimmers first by higher speed at the beginning of the rotation and also by producing more horizontal force at the push-off peak, directly resulting in a higher speed.The use of the Lasso method made it possible to establish two models for the expert turn performance. For female swimmers, the model revealed the role of lateral momentum during the braking phase, a new parameter that could be representative of the twist executed. For male swimmers, the best turns are swum when the rotation is anticipated. The wall is reached with a slightly flexed posture that results in a fast extension but also creates a slow speed. The best swimmers’ trajectories are short and optimized.This study showed the importance of a 3D analysis of the crawl tumble turn: on one hand the dynamic analysis, with the use of a 3D force platform that makes easier the distinction between the braking and the push-off phases, and probably also gives insights into the twist movement; on the other hand the kinematic analysis, with the importance of the length of the swum path on the turn performance.Beyond this study of the turn, the design, the implementation and the use of new tools devoted to motion analysis in swimming can now offer athletes assistance in line with their objectives. By increasing the knowledge of different techniques used by experts and non-experts swimmers, this study should also improve the teaching of high-performance turns.