Étude de l’hydrodynamique et de la propulsion des nageurs

Traînée de forme

C’est la résistance à l’avancement liée à la position du corps qui est plus ou moins horizontale dans l’eau. Pour réduire cette résistance à l’avancement provoquée par cette traînée de forme, il faut essayer de trouver la position la plus horizontale possible. La forme du nageur joue un rôle important : il doit orienter son corps de telle sorte que tous ses contours aillent progressivement en diminuant vers l’arrière.

Un nageur grand de taille ayant de larges épaules et un bassin étroit offre moins de résistance à l’avancement.

Traînée de vagues

Le nageur se déplace à la limite de deux milieux, l’eau et l’air. Son déplacement crée des vagues qui sont plus ou moins importantes en fonction de sa vitesse, de sa forme, des mouvements latéraux et verticaux. La vague frontale, la vague créer par l’avancée et la tête du nageur crée de la pression devant le nageur ce qui va le freiner.

Pour l’égalité entre la traînée de forme et la traînée de vagues : la résistance de la traînée de forme est égale au carré de la vitesse, dans le cas de la traînée de vagues, sa résistance est égale au cube du carré de la vitesse.

Traînée de vagues = Tv

Traînée de forme = Tf

Tv = Tf³

 Traînée de frottement

La traînée de frottement correspond au contact de la peau du nageur avec l’eau ce qui crée un petit accrochage qui va ralentir le nageur.

Schéma résumant les trois types de traînées :

tpe-natation2

La propulsion dans l’eau

La propulsion d’un nageur est due à la troisième loi du mouvement de Newton.La loi peut être expliquée de la manière suivante : quand les nageurs poussent l’eau en arrière d’eux, ils accélèrent vers l’avant avec une force de même grandeur.

L’étude de Brown et Counsilman, détracteurs de la loi de Newton ont montré que les nageurs se propulsaient plutôt par des mouvements en diagonale que par des mouvements dirigés vers l’arrière, ce qui remis en cause l’explication de la propulsion des nageurs.

Le théorème de Bernoulli, une autre étude sur cette propulsion, démontre que les mains des nageurs sont utilisées comme des ailes. Quand l’eau s’écoule au-dessus d’elles ou en dessous d’elles, cela crée une différence de pression entre la face palmaire et la face dorsale qui produit une force ascensionnelle. Quand cette force se combine avec la force de traînée agissant sur la main, elles produisent une force qui propulse le corps du nageur en avant.Ce dernier théorème est l’explication la plus plausible de la propulsion dans l’eau.

Angle d’attaque

L’orientation et les angles d’attaque des mains et des pieds dans les mouvements des bras et des jambes seront déterminants pour augmenter la propulsion

Les conditions à adopter afin d’aller le plus vite possible sont les suivantes :

  • une recherche permanente d’eau inerte,
  • une recherche des meilleurs angles possibles,
  • une adaptation de la forme des mains pour mieux déplacer vers l’arrière les flux d’eau créés.

Selon Counsilman la propulsion sera meilleure en déplaçant vers l’arrière une grande masse d’eau sur une courte distance plutôt qu’une petite masse d’eau sur une grande distance.

En ce qui concerne les différents angles d’attaques :

  • avec des angles trop petits (la main presque horizontale dans l’eau), l’eau n’est pas suffisamment repoussée vers l’arrière et les différences de pression ne sont pas suffisantes pour créer une force de propulsion importante.
  • avec des angles trop grands, la main (presque verticale dans l’eau) effectue le rôle d’une rame, la traînée est trop importante, les différences de pression et la mauvaise portance en sont affectées, donc le sens d’application des forces n’est pas favorable à l’avancement.

portancee

En effectuant ces recherches, nous nous sommes rendus compte que malgré de nombreuses études réalisées par différentes personnes, jusqu’à présent, tous les phénomènes permettant au nageur de se déplacer n’ont pas été totalement expliqués. Selon nous, ceci est dû à la complexité et à la multitude des forces appliquées (jambes, pieds, bras, mains).

Ci-jointe notre vidéo sur la natation :

Source :

  • cbesnou.free.fr/Art093.htm
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