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36 Chapitre 3. Comparaison des accélérations Position [m] Vitesse [m/s] ¡ 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 time [s] x t f 200 100 x i t 0 =0 s x t f 1 x t f 1 x 0 =0 m départ t i distance simulée durée de référence Fig. 3.1 – Vitesse et distance simulées au cours de l’essai sur ergomètre. t 0 correspond au début l’acquisition des données. Lorsque la cadence est constante (84 cpm), le test commence (t i ). L’acquisition stoppe environ 5 secondes après le temps de référence enregistré lors du test en kayak. L’incertitude (±1 s) associée au temps de référence permet de calculer une erreur sur la distance simulée. t f ~5 s t f -1 t f +1
3.1. Méthode de simulation de la cinématique 37 trajectoire peut être bénéfique sur l’ergomètre alors que la pale serait hors de l’eau en kayak. En kayak en ligne, quatre forces agissent sur le système athlète-pagaie-kayak : le poids P, la poussée d’Archimède B, la résistance totale R T et la force à la pale F B . La variation de vitesse du système de masse M est la suivante : dV = F B + R T + P + B dt (4) M La seule force de propulsion (F P ) est la composante antéro-postérieure de la force à la pale (F B ) ; elle dépend de la vitesse de la pale, de sa forme et de son orientation. La variation de vitesse du bateau est déterminée par la différence entre la force de propulsion et les résistances à l’avancement. Sur ergomètre, il est possible d’estimer ces deux forces avec une instrumentation adaptée (capteurs de force et goniomètres) et un modèle de résistance (R T ). Mesure de la propulsion sur l’ergomètre : Le système cinématographique est placé autour de l’ergomètre. Seules les données des capteurs de force des filins, de l’élastique reliant le bâti au chariot et des goniomètres sont nécessaires (Figure 1.5). Trois techniques, développées en Annexe A.2, sont utilisées pour mesurer la force propulsive : – La Technique A utilise les capteurs de force et les marqueurs réfléchissants des filins. – La Technique B estime la force propulsive uniquement à partir du capteur de force entre le bâti et le chariot. – La Technique C requiert les capteurs de forces des filins et les goniomètres. Les techniques B et C permettent un calcul immédiat de la force propulsive à une fréquence d’échantillonnage supérieure à 50 Hz. La différence entre les techniques A et C repose sur la détermination de la phase aquatique. Avec les goniomètres, le temps d’impulsion ne dépend pas de la longueur de la pagaie de chaque kayakiste mais de la position des cardans sur le bâti. La comparaison entre les deux techniques quantifie l’effet d’une hauteur d’eau fixe quel que soit le sujet. Une première comparaison entre les techniques A et C a été menée. La Figure 3.2 illustre la proximité des données. On remarque une différence à l’entrée, à la sortie de la pale et aux pics de force. Modèles de la résistance totale : Trois modèles développés en Annexe A.2 sont choisis pour estimer la résistance totale en fonction de la vitesse de la coque (R T (V )). Le modèle 1 est la fonction quadratique de la vitesse obtenue expérimentalement par Eclache (52). Dans le modèle 2, la résistance hydrodynamique est déterminée à partir
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