Les contraintes auxquelles est soumise une barre olympique lors des principaux exercices

Département de mécanique de l'École polytechnique de Milan

Nous avons demandé au Département de Mécanique du Politecnico di Milano, en la personne du Prof. Francesco Braghin, de mesurer les contraintes auxquelles est soumise une barre olympique lors des principaux exercices : développé couché, soulevé de terre, squat, snatch et momentum. L'objectif est extrêmement pratique ; définir des coefficients multiplicatifs, simple et utilisable, mais approximatif, utile à l'athlète pour tenir compte de la contrainte des disques chargés sur la barre par rapport aux exercices effectués.

L'activité consistait à «sensorisation»de 3 modèles différents d'haltères olympiques ; 9015/4, 9015/5, 9015/9par les techniciens du Département de mécanique de l'École polytechnique de Milan activé pour le collage de capteurs à jauge de contrainte.

Considérant que les contraintes de flexion sur le culbuteur proviennent de :

par les forces de poids aux deux extrémités, correspondant au poids des manches et des poids ;
par les forces exercées par les mains de l'athlète pour soulever la barre

il a été jugé nécessaire d'instrumenter la barre en 4 sections différentes :

deux sections à l'extrémité du culbuteur, c'est-à-dire le point le plus proche possible du manchon, compatible avec les dimensions de la jauge de contrainte et les connexions électriques relatives ; ces sections se trouvent alors entre la manche et la poignée de l'athlète.
deux sections en correspondance avec le centre de la barre et symétriques par rapport à celui-ci, c'est-à-dire à l'intérieur des points de préhension de l'athlète ; pour tous les balanciers instrumentés, la distance entre ces sections a été prise à 360 mm.

Ne s'intéressant qu'à la flexion du balancier, il a été possible de créer un système de mesure des déformations à l'aide de deux ponts à jauges complets pour chaque tronçon :

N° 1 pont complet dans le plan horizontal (XZ) ;
N° 1 pont complet le long du plan vertical (XY).

L'utilisation de ponts de jauges de contrainte complets, constitués de deux jauges de contrainte orthogonales placées sur les deux génératrices du balancier appartenant à un plan diamétral, a permis de rendre la mesure insensible à l'action axiale et aux variations de température. La figure montre le schéma relatif au positionnement des jauges de contrainte sur la section de mesure. Chaque patch bleu de la figure contient la paire de jauges de contrainte orthogonales décrites ci-dessus.

Au total, donc, 8 câbles de 10 mètres de long partent de chaque balancier (afin de permettre un confort suffisant au sportif) correspondant aux 8 canaux de mesure (flexion selon deux directions pour quatre sections de mesure).

Un test simple a été effectué pour mettre à zéro les ponts de jauges de contrainte : le balancier a été placé en position verticale (c'est-à-dire la position correspondant au moment de flexion nul sur les quatre sections de mesure), la sortie des ponts a été mesurée (décalage) et cette valeur a ensuite été soustrait des mesures qui seront effectuées.

Chaque test a été acquis à une fréquence d'échantillonnage de 5 kHz, afin de mesurer, outre les contraintes dues aux gestes de l'athlète, également celles de nature impulsive dues, par exemple, à la chute de la barre au sol.

Conclusions:

Des tests effectués sur les trois balanciers, il a été possible de constater ce qu'il était légitime d'attendre : les exercices les plus dynamiques, avec des accélérations plus importantes, déterminaient les valeurs d'effort les plus élevées. Évidemment contrainte maximale étendue à tous les capteurs, en cas de chute du balancier, même si dans ce cas les valeurs maximales de déformation étaient très différentes les unes des autres en conséquence de la manière dont le balancier a heurté le sol.

Concernant la définition des coefficients multiplicatifs, le test a mis en évidence :

secousse et élan x 3,0
accroupi (accroupi) x 1,8
développé couché x 1,7
soulevé de terre x 1,5

Par conséquent, en considérant par exemple l'exercice snatch and clean, 100 kg de disques chargés sur la barre olympique exerceront une force de poids correspondant à 300 kg.

Attention aux chutes d'en haut ! Le coefficient multiplicateur était égal à x 3,25 mais comme nous l'avons dit, il est soumis à diverses variables.

Faites également attention à l'exécution des exercices. Lors du test nous nous en sommes tenus à des exécutions "standard", ou le plus standard possible. Les squats et les soulevés de terre, mais aussi les développés couchés, peuvent être exécutés avec de fortes accélérations, de manière explosive, et cela fait monter inévitablement les coefficients multiplicatifs.

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