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Un outil secret pour l'équipe de natation américaine
À l'époque où la société de maillots de bain Speedo faisait appel aux scientifiques de la NASA pour aider à créer la désormais célèbre combinaison LZR Racer - une peau améliorée que beaucoup de gens attribuent à plus d'une douzaine de records du monde battus par les nageurs jusqu'à présent cette semaine à Pékin - un scientifique de New York a commencé à travailler sur un outil différent pour l'arsenal des nageurs. Au cours des cinq dernières années, Tim Wei , ingénieur en mécanique et en aérospatiale au Rensselaer Polytechnic Institute, a réorganisé une technique établie en dynamique des fluides pour étudier pour la première fois le mouvement humain. La méthode permet aux scientifiques et aux entraîneurs d'étudier à quelle vitesse et à quelle vitesse un nageur pousse l'eau lorsqu'il la traverse. Entraîneur de natation Sean Hutchison , qui a mis deux athlètes dans l'équipe olympique de natation, dit qu'il a utilisé les idées de Wei comme base pour chaque changement technique qu'il a apporté aux nageurs avant les essais et les jeux olympiques cette année.
Coup d'envoi : Un appareil spécial conçu pour analyser la poussée d'un nageur (structure triangulaire, à droite) peut l'aider à bouger. Ici, la ligne verticale rouge montre la force que le nageur génère lorsqu'il donne un coup de pied.
Wei utilise une technique de suivi appelée vélocimétrie numérique par image de particules, couramment utilisée pour mesurer le flux de petites particules autour d'un avion ou de petits poissons ou crustacés dans l'eau. Pour les expériences d'écoulement à base d'eau, les chercheurs versent de minuscules billes argentées dans l'eau et les illuminent avec un laser. Une caméra vidéo numérique à haute vitesse suit le flux de billes en aval sur la créature. Mais passer à grande échelle est difficile, selon un biologiste Poisson Franc , qui étudie la propulsion des mammifères aquatiques à l'université de West Chester et a collaboré avec Wei sur des études sur les dauphins. Faire briller des lasers sur des nageurs et les immerger dans de l'eau pleine de billes de verre peut leur demander d'aller plus loin au nom de la science.
Wei a imaginé une nouvelle solution : au lieu de billes de verre, il a filtré de l'air comprimé dans une bouteille de plongée à travers un tuyau poreux pour créer des bulles d'environ un dixième de millimètre de diamètre. Un athlète nage à travers une nappe de bulles qui s'élève du fond de la piscine, et une caméra capture leur flux autour du corps du nageur. Les images montrent la direction et la vitesse des bulles, que Wei traduit ensuite en poussée du nageur à l'aide du logiciel qu'il a écrit. Plus de force équivaut à une nage plus rapide, dit-il.
En collaboration avec Hutchison, qui entraîne des athlètes d'élite à l'extérieur de Seattle, Wei a filmé le médaillé d'or olympique Megan Jendrick et plus junior nageur Ariana kukors dans une brasse de nage dans le canal, qui a un coup de pied en forme de grenouille. Les vecteurs de vitesse de Jendrick signalaient une vitesse rapide, et ils pointaient directement du bas de ses pieds. Cela signifiait que ses pieds jetaient de l'eau derrière elle, la poussant vers l'avant, un peu comme un patineur qui lance une balle se tirera dans la direction opposée. En comparaison, Kukors, une nageuse d'élite moins expérimentée, avait des vecteurs plus lents parallèles à ses pieds, ce qui signifiait qu'elle glissait dans l'eau.
[Hutchison] a pris cela et a modifié le coup de pied de brasse de tous ses athlètes d'élite, dit Wei, qui a présenté son travail à États-Unis Natation , l'instance dirigeante du sport, en 2007. Dans un sport dans lequel raser des dixièmes de seconde peut être un motif de célébration, Hutchison a rapporté qu'en adaptant son coup de pied, Kukors a perdu plusieurs secondes dans une épreuve de brasse, bien qu'elle ait raté de peu l'équipe olympique. Jendrick et une autre nageuse de Hutchison, Margaret Hoelzer, participent cette semaine aux jeux, où Jendrick s'est classé cinquième au 100 mètres brasse et Hoelzer, qui a remporté une médaille de bronze au 100 mètres dos, espère remporter l'or au 200 dos. . Elle a battu le record du monde de l'épreuve en juillet.
Plus récemment, Wei a tourné son attention vers la poussée d'un nageur. Grâce au financement de USA Swimming, Wei a construit un équilibre des forces, un cadre triangulaire à l'envers qui agit comme un pèse-personne. Les nageurs sont allongés dans l'eau et donnent un coup de pied dans le cadre, et il mesure leur propulsion au fil du temps. Le résultat, qui pour un nageur d'élite comme Kukors montrait une onde sinusoïdale répétitive, peut aider les entraîneurs à déterminer si un athlète doit essayer de générer plus de force avec un coup de pied plus fort et plus gros plutôt qu'un coup moins profond et plus rapide. Cela dépend de chaque nageur, explique Wei, qui espère combiner des outils de mesure du débit et de la poussée en une seule image. Il souhaite également effectuer plus de mesures d'athlètes nageant librement, plutôt que de pousser contre un mur ou dans un canal.
Wei rencontrera le coordinateur de la biomécanique de USA Swimming, Russell Mark, à l'automne pour discuter de ce qu'il faut faire ensuite. Le travail de Russell consiste à fournir aux entraîneurs une base solide en physique pour tout ce qu'ils disent aux nageurs de faire, dit Wei. USA Swimming s'appuie également sur une analyse des flux informatisée utilisant des analyses du corps entier des nageurs; ceux-ci pourraient être combinés pour déterminer comment l'un valide l'autre.