Fiche de révision : Biomécanique des APSA CM3

📋 Plan du Cours

1. Plans axes et rotations
2. Mouvements articulaires
3. Modélisation du corps humain
4. Centres de masse corporels
5. Équilibre et base de support
6. Tables anthropométriques et calculs

📖 1. Plans axes et rotations

★ À maîtriser

• Les trois axes du corps sont:

  • l’axe vertical
  • l’axe transversal
  • l’axe sagittal

• Les trois plans du corps sont:

  • le plan horizontal ou transversal
  • le plan sagittal
  • le plan frontal

📌 Le plan horizontal ou transversal divise le corps en une partie haute et une partie basse, le plan sagittal en deux parties gauche et droite, et le plan frontal en deux parties avant et arrière.

Compléments

• Les rotations longitudinales se réalisent dans le plan horizontal, comme le tour en l’air et le cat twist.

• Les rotations transversales comprennent:

  • les renversements
  • les roulades
  • le salto

• Les rotations latérales se réalisent dans le plan frontal, comme la roue simple et la rotation partielle.

💡 Astuce mémo

Horizontal = haut/bas, sagittal = gauche/droite, frontal = avant/arrière.

📖 2. Mouvements articulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Flexion et extension : Mouvements réalisés dans le plan sagittal autour de l’axe transversal.
• Abduction et adduction : Mouvements réalisés dans le plan frontal autour de l’axe sagittal.
• Rotations médiale et latérale : Mouvements réalisés dans le plan horizontal autour de l’axe vertical.
• Circumduction : Rotation multiaxiale de l’extrémité d’un segment.

📝 Points essentiels

📌 Pour la main, la pronation correspond à une rotation interne avec le dos de la main visible, tandis que la supination correspond à une rotation externe avec la paume visible.

📌 Pour le pied, les rotations sont désignées par les termes inversion et éversion.

💡 Astuce mémo

Sagittal-flexion, frontal-abduction, horizontal-rotation.

📖 3. Modélisation du corps humain

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle du système réel : Représentation physique plus simple substituée au système réel afin de comprendre les phénomènes étudiés avec des outils existants.

★ À maîtriser

• Le corps humain peut être modélisé soit par un modèle ponctuel utilisant le centre de masse corporel, soit par un modèle multicorps rigides composé de 14 segments indéformables polyarticulés.

• Les segments corporels sont:

  • la tête
  • le tronc
  • les bras
  • les avant-bras
  • les mains
  • les cuisses
  • les jambes
  • les pieds

Compléments

• Les segments corporels sont délimités par des repères anatomiques et reliés les uns aux autres par des articulations.

💡 Astuce mémo

Modèle ponctuel = un barycentre ; modèle multicorps = 14 segments articulés.

📖 4. Centres de masse corporels

🔑 Notions clés & Définitions

• Centre de masse : Point, également appelé barycentre, qui représente l’ensemble des masses d’un système.
• Centre de masse segmentaire : Barycentre où est concentrée toute la masse d’un segment corporel, comme l’avant-bras, la cuisse ou le tronc.
• Centre de masse corporel : Barycentre où est concentrée toute la masse du corps humain et dont la position dépend de celle de chaque segment corporel.

★ À maîtriser

• Le centre de masse est un point virtuel qui permet d’abstraire un système complexe par un seul point pour faciliter l’analyse mécanique du mouvement sportif.

Compléments

• Dans la position anatomique de référence, le centre de masse corporel est localisé au niveau de la deuxième vertèbre sacrée, S2.

• En mouvement, le centre de masse corporel se déplace selon les mouvements segmentaires et peut même se trouver à l’extérieur du corps, comme lors d’un salto.

💡 Astuce mémo

Un point virtuel condense toute la masse du segment ou du corps.

📖 5. Équilibre et base de support

🔑 Notions clés & Définitions

• Équilibre postural : Assuré aussi longtemps que le centre de masse reste à l’intérieur ou au-dessus de la base de support, aussi appelée base de sustentation, formée par les pieds.

★ À maîtriser

📌 Une base de support plus grande ou davantage élargie dans la direction de la force perturbante augmente la stabilité.

📌 Un centre de masse plus haut diminue la stabilité du corps.

Compléments

• Un corps plus lourd chute plus facilement, mais il est plus difficile à faire chuter.

• Plus la ligne d’action du centre de masse est éloignée de la base de sustentation, plus le déséquilibre est important.

• Une adhérence plus grande entre les pieds et la surface augmente la stabilité.

💡 Astuce mémo

Base élargie et adhérence accrue → stabilité accrue ; centre de masse haut → stabilité réduite.

📖 6. Tables anthropométriques et calculs

★ À maîtriser

• Le centre de masse segmentaire reste fixe à l’intérieur de son segment, car la forme du segment ne change pas ou très peu pendant le mouvement.

• Les tables anthropométriques indiquent: les repères anatomiques proximaux et distaux, la distance entre un repère et le centre de masse segmentaire rapportée à la longueur totale, la masse du segment rapportée à la masse totale du sujet

• La table anthropométrique la plus utilisée est celle de Winter, publiée en 1990, qui synthétise notamment les études de Dempster de 1955 et de Miller et al. de 1973.

📐 Formule — La coordonnée d’un centre de masse combiné se calcule par une moyenne pondérée des coordonnées des centres de masse segmentaires : $x_{CM} = \frac{m_1x_1 + m_2x_2}{m_1+m_2}$ et $y_{CM} = \frac{m_1y_1 + m_2y_2}{m_1+m_2}$.

Compléments

• Les articulations reliant les segments permettent de décrire la cinématique en termes de posture, de déplacements et de leurs dérivées en translation comme en rotation.

• Pour un sujet de 64,3 kg, la masse du bras vaut 0,028 fois la masse du sujet, soit 1,80 kg.

• Pour une longueur épaule-coude de 0,28 m, le centre de masse du bras se situe à 0,122 m de l’épaule et à 0,158 m du coude.

• Pour une longueur coude-poignet de 0,25 m, le centre de masse de l’avant-bras se situe à 0,107 m du coude et à 0,142 m du poignet.

• Pour un système de coordonnées à trois axes, le calcul du centre de masse combiné est répété sur le troisième axe.

💡 Astuce mémo

Masse du segment, position de son centre, puis combinaison des centres de masse.

📊 Tableaux de synthèse

Correspondance plans axes mouvements