Fiche de révision : Principes scientifiques de la natation

📋 Plan du Cours

1. Freins et moteurs de la natation
2. Équilibre et poussée dans l’eau
3. Résistances dynamiques à l’avancement
4. Posture et déséquilibres du nageur
5. Roulis, tangage et lacet
6. Théories de la propulsion
7. Trajectoires des appuis propulsifs

📖 1. Freins et moteurs de la natation

★ À maîtriser

📌 En natation sportive, la résistance à l’avancement regroupe les freins liés à la posture, tandis que les résistances propulsives regroupent les facteurs moteurs qui prennent appui sur l’eau.

• Le nageur cherche à faire coïncider son axe corporel avec son axe de déplacement et à les maintenir parallèles afin de limiter les résistances.

Compléments

• La natation sportive distingue trois fonctions corporelles:
  • corps flottant
  • corps projectile lié au placement
  • corps propulseur

💡 Astuce mémo

L’eau freine le corps mais propulse l’action

📖 2. Équilibre et poussée dans l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Poussée d’Archimède : Force dirigée de bas en haut, appliquée au centre géométrique du sujet, et égale au produit de la masse volumique de l’eau par le volume du sujet.

★ À maîtriser

• Dans l’eau, la gravité est dirigée de haut en bas et la poussée d’Archimède de bas en haut ; leurs points d’application différents créent un couple de redressement.

Compléments

• En statique, l’équilibre du nageur dépend de l’opposition entre la gravité et la poussée d’Archimède.

💡 Astuce mémo

L’apesanteur fait couler, Archimède fait remonter

📖 3. Résistances dynamiques à l’avancement

🔑 Notions clés & Définitions

• Surface maître-couple : Surface que le nageur présente face à l’eau, correspondant à la projection orthogonale de son corps sur un plan vertical opposé au déplacement.
• Coefficient de forme : Représente l’influence de la forme du nageur sur la résistance à l’avancement.

★ À maîtriser

📐 Formule — La résistance à l’avancement est exprimée par la relation $RA = kSv^2$.

• La résistance à l’avancement dynamique comprend:
  • la résistance tourbillonnaire
  • la résistance de vague
  • la résistance frontale
  • la résistance superficielle par frottement

Compléments

• La résistance de vague peut être annulée lorsque le nageur se déplace sous l’eau.

💡 Astuce mémo

Tourbillons, vagues, frontale, frottement

📖 4. Posture et déséquilibres du nageur

★ À maîtriser

• Une posture corporelle droite augmente la surface présentée à l’eau, tandis qu’un corps allongé dans l’axe du déplacement la diminue.

• Le placement de la tête est déterminant, notamment en nage libre, et une extension de la tête chez le débutant augmente la résistance à l’avancement.

Compléments

• 🔄 Pour réduire la résistance lors d’une coulée ou d’un plongeon:

  1. aligner le corps avec le déplacement
  2. réduire la surface exposée à l’eau
  3. limiter la résistance à l’avancement

• La résistance superficielle par frottement dépend notamment de la surface corporelle et peut être augmentée par la pilosité.

💡 Astuce mémo

Mauvais alignement → surface exposée plus grande → freinage accru

📖 5. Roulis, tangage et lacet

🔑 Notions clés & Définitions

• Roulis : Rotation latérale du corps utilisée notamment en crawl et en dos crawlé pour faciliter la respiration et la prise d’appui.
• Tangage : Mouvement simultané caractéristique de la brasse et du papillon qui contribue à créer une nage ondulée.

📝 Points essentiels

• Le lacet est particulièrement présent en dos crawlé et correspond à un déséquilibre négatif issu d’un champ de voile.

• Les invariants de la natation sont des structures communes que l’on retrouve dans différentes nages, notamment l’inspiration, la fin du trajet moteur et l’équilibration.

💡 Astuce mémo

Roulis alternatif, tangage simultané, lacet surtout en dos

📖 6. Théories de la propulsion

★ À maîtriser

• Selon la troisième loi de Newton, toute action produit une réaction de force égale et de sens opposé ; le nageur pousse l’eau vers l’arrière pour avancer vers l’avant.

• La théorie de Bernoulli, importée de l’aéronautique, met en évidence l’action des appuis et explique des trajets de main elliptiques ou en S en crawl et en dos crawlé.

📌 La théorie de la traînée décrit une propulsion obtenue en déplaçant l’eau vers l’arrière, tandis que la théorie de Bernoulli considère des forces produites par l’orientation et le déplacement des appuis.

Compléments

• Avant les années 1970, la mécanique des nages reposait surtout sur l’observation empirique et ne disposait pas d’un cadre scientifique d’analyse.

💡 Astuce mémo

Traînée : pousser l’eau vers l’arrière ; Bernoulli : orienter les appuis

📖 7. Trajectoires des appuis propulsifs

★ À maîtriser

• En brasse, le trajet moteur comprend la prise d’appui, la traction et le retour ; en crawl, il comprend la prise d’appui, la traction, la poussée et le retour aérien.

• Les mouvements propulsifs de la main ne sont pas uniquement dirigés vers l’avant et l’arrière : ils comportent aussi des balayages latéraux et verticaux.

Compléments

• La main doit se déplacer latéralement et verticalement avec un déplacement vers l’arrière minimal, puis finir près du point où elle a commencé pour produire une propulsion efficace.

• L’utilisation de plaquettes permet de mieux percevoir l’orientation et le déplacement des appuis dans l’eau.

💡 Astuce mémo

La main dessine un trajet en S dans l’eau

📊 Tableaux de synthèse

Mouvements d’équilibre et de déséquilibre