Les secrets de la combinaison, Les secrets de la combinaison, la LZR la LZR

RACER de SpeedoRACER de Speedo

TPE de Mohammed MOHAMMEDI, TPE de Mohammed MOHAMMEDI,

Guillaume DÜRR, Kevin SEGLA et Antoine LERONGuillaume DÜRR, Kevin SEGLA et Antoine LERON

Introduction: quelques chiffresIntroduction: quelques chiffres La combinaison Speedo LZR Racer, c’est:La combinaison Speedo LZR Racer, c’est:

1.1. 18 des 19 records du monde en grand 18 des 19 records du monde en grand bassin en 2008,bassin en 2008,

2.2. 17 des 18 records du monde en petit 17 des 18 records du monde en petit bassin au derniers Championnats de bassin au derniers Championnats de Manchester,Manchester,

3.3. 5% de trainée passive en moins, 5% de trainée passive en moins, diminution de 24% de trainée de friction, diminution de 24% de trainée de friction, efficacité améliorée de 5% pour la reprise efficacité améliorée de 5% pour la reprise d’oxygène durant l’effort…d’oxygène durant l’effort…

Problématique:Problématique:

« L’évolution des records est-elle « L’évolution des records est-elle entièrement due à la combinaison ? entièrement due à la combinaison ?

Comment est-elle faite et comment Comment est-elle faite et comment fonctionne-t-elle ? » fonctionne-t-elle ? »

PlanPlan

I. I. La natationLa natation

1. Origines1. Origines

2. Règles2. Règles

3. Différentes nages3. Différentes nages

II. II. La Physique dans la natationLa Physique dans la natation

1. Rappel et description des forces1. Rappel et description des forces

2. Eléments hydrophobes et flottabilité2. Eléments hydrophobes et flottabilité

III.III. La combinaison LZR RacerLa combinaison LZR Racer

1. 1. Les composants et leurs spécificitésLes composants et leurs spécificités

2. 2. La compression des zones de La compression des zones de frottements et le maintien de la posture du frottements et le maintien de la posture du nageurnageur

3. 3. Les effets sur l’athlèteLes effets sur l’athlète

4.4. Limites et perspectives Limites et perspectives

Une approche du planUne approche du plan

La NatationLa Natation1.1. Origines de la natationOrigines de la natation

2.2. Les règlesLes règles

3.3. Les différentes nagesLes différentes nages

1. Origines de la natation1. Origines de la natation La natation est un sport La natation est un sport très ancien. L’homme a du très ancien. L’homme a du s’habituer très vite à l’eaus’habituer très vite à l’eaupour sa survie. La pour sa survie. La principale nage à cette principale nage à cette époque est la brasse. Elle époque est la brasse. Elle est déclarée en 1896, sport est déclarée en 1896, sport Olympique pour lesOlympique pour leshommes et en 1912 pour hommes et en 1912 pour les femmes. les femmes.

2. Les règles2. Les règles

D’après la règle SW 10.7 du règlement de la FINA D’après la règle SW 10.7 du règlement de la FINA

(Fédération International de Natation), «Aucun nageur ne (Fédération International de Natation), «Aucun nageur ne

sera autorisé à utiliser ou à porter un équipement qui sera autorisé à utiliser ou à porter un équipement qui

puisse améliorer sa vitesse, sa flottabilité ou son puisse améliorer sa vitesse, sa flottabilité ou son

endurance pendant une compétition» endurance pendant une compétition» 

3.1 Les différents types de 3.1 Les différents types de nagesnages

Le dosLe dos

Les nageurs doivent s'aligner dans l'eau face au mur de Les nageurs doivent s'aligner dans l'eau face au mur de

départ avec les 2 mains sur les poignées de départ.départ avec les 2 mains sur les poignées de départ.

3.2 La brasse3.2 La brasse

Au début de la Au début de la 1ere traction de 1ere traction de bras après le bras après le départ et chaque départ et chaque virage, le corps virage, le corps doit rester doit rester allongé. Leallongé. Lemouvement doit mouvement doit coordonner les coordonner les bras et les jambes bras et les jambes en même temps.en même temps.

3.3 Le papillon3.3 Le papillon

Le papillon est un style de nage ventral, où les bras et Le papillon est un style de nage ventral, où les bras et les jambes agissent symétriquement. Les bras exercent les jambes agissent symétriquement. Les bras exercent une traction puis une poussée propulsant le corps vers une traction puis une poussée propulsant le corps vers l'avant. Le retour des bras s'effectue en les lançant hors l'avant. Le retour des bras s'effectue en les lançant hors de la surface de l'eau vers l'avant.de la surface de l'eau vers l'avant.

3.4 Le crawl3.4 Le crawl

L’homme utilise le crawl pour nager le plus vite. C'est L’homme utilise le crawl pour nager le plus vite. C'est également cette nage qui couvre les séries les plus également cette nage qui couvre les séries les plus vastes, du 50 mètres au 1500 mètres, donc du sprint le vastes, du 50 mètres au 1500 mètres, donc du sprint le

plus pur à l'endurance la plus dure.plus pur à l'endurance la plus dure.   

3.5 La nage libre3.5 La nage libre

Un nageur peut nager n'importe quel styleUn nageur peut nager n'importe quel style

de nage c'est-à-dire le dos, le papillon, la de nage c'est-à-dire le dos, le papillon, la

brasse ou le crawl. brasse ou le crawl.

La physique dans la natation

1.1. Rappel et description des forces.Rappel et description des forces.

2.2. Notion d’éléments hydrophobes. NotionNotion d’éléments hydrophobes. Notion

de flottabilité. de flottabilité.

Bilan des forcesBilan des forces

Poussée d’Archimède

Poids

1.1 Résistance à l’avancement :1.1 Résistance à l’avancement :Elle se décompose en plusieurs éléments distincts :Elle se décompose en plusieurs éléments distincts :

Résistance de traînée:Résistance de traînée: elle est liée à la morphologie du elle est liée à la morphologie du

nageur, à la forme de son corps au cours de son nageur, à la forme de son corps au cours de son

déplacement et sa vitesse.déplacement et sa vitesse.

- - Traînée:Traînée: Force aérodynamique qui s'oppose au mouvement d'un Force aérodynamique qui s'oppose au mouvement d'un

corps dans un fluide. La traînée aérodynamique est définie par la corps dans un fluide. La traînée aérodynamique est définie par la

formule: formule:

T=½.T=½.ρρ.Cx.S.V².Cx.S.V²

T la traînée aérodynamique en Newton T la traînée aérodynamique en Newton

Cx le coefficient de traînée Cx le coefficient de traînée ρρ la masse volumique en kg.m la masse volumique en kg.m-3-3

S la surface du corps en m² V la vitesse du corps dans le fluide en m.sS la surface du corps en m² V la vitesse du corps dans le fluide en m.s-1-1

La résistance frontale:La résistance frontale: composante liée à la résistance de composante liée à la résistance de

forme qui s’exerce à l’avant du corps du nageur.forme qui s’exerce à l’avant du corps du nageur.

La résistance de remous:La résistance de remous: composante liée à la résistance de composante liée à la résistance de forme qui s’exerce à l’arrière du corps du nageur. Elle est à forme qui s’exerce à l’arrière du corps du nageur. Elle est à l’origine d’une dépression qui exerce un effet d’aspiration l’origine d’une dépression qui exerce un effet d’aspiration derrière le nageur.derrière le nageur.

La résistance de vague:La résistance de vague: liée au mouvement réalisé à la liée au mouvement réalisé à la

surface de l’eau. Ces derniers sont à l’origine de la création d’une surface de l’eau. Ces derniers sont à l’origine de la création d’une

vague à l’avant et d’un creux à l’arrière.vague à l’avant et d’un creux à l’arrière.

La résistance de frottement:La résistance de frottement: liée aux propriétés d’écoulement liée aux propriétés d’écoulement

de l’eau de la surface du corps. (ex: les nageurs de haut niveau de l’eau de la surface du corps. (ex: les nageurs de haut niveau

s’épile entièrement le corps ou utilise des combinaisons quis’épile entièrement le corps ou utilise des combinaisons qui

recouvrent entièrement le corps).recouvrent entièrement le corps).

1.2 La portance1.2 La portance

Force perpendiculaire à la direction du mouvementForce perpendiculaire à la direction du mouvement

et dirigée vers le haut, résultant du mouvementet dirigée vers le haut, résultant du mouvement

d'un corps dans un fluide. La portance d'un corps dans un fluide. La portance

aérodynamique définie par la formule: aérodynamique définie par la formule:

PP = ½. = ½.ρρ.Cz.S.V².Cz.S.V²

PP portance aérodynamique en Newton portance aérodynamique en Newton

ρρ la masse volumique du fluide en kg.m la masse volumique du fluide en kg.m-3-3

Cz coefficient de portanceCz coefficient de portance

S surface du corps en m²S surface du corps en m²

V vitesse du corps dans le fluide en m.sV vitesse du corps dans le fluide en m.s-1-1

1.3 Le poids:1.3 Le poids:

Résultante des forces exercées sur un corps Résultante des forces exercées sur un corps

en repos sur la Terre. Le poids est égal au en repos sur la Terre. Le poids est égal au

produit de la masse du corps par l'intensitéproduit de la masse du corps par l'intensité

de pesanteur: de pesanteur:

P = m . g P = m . g

P le poids ou force de gravité en NewtonP le poids ou force de gravité en Newton

m la masse en kgm la masse en kg

g l’intensité de pesanteur en N.kgg l’intensité de pesanteur en N.kg-1-1

1.4 La poussée d’Archimède:1.4 La poussée d’Archimède:

L’ensemble des actions mécaniques exercées par L’ensemble des actions mécaniques exercées par

un fluide sur tout corps immergé, au repos, estun fluide sur tout corps immergé, au repos, est

équivalent à une force unique Fa, appelée poussée équivalent à une force unique Fa, appelée poussée

d’Archimède : d’Archimède :

- De direction verticale ; - De direction verticale ;

- Dirigée vers le haut ;- Dirigée vers le haut ;

- Appliquée au centre de poussée qui est le- Appliquée au centre de poussée qui est le

centre d’inertie du fluide déplacé ;centre d’inertie du fluide déplacé ;

Fa = Fa = ρρ . V . g . V . g

Fa poussée d’Archimède en NewtonFa poussée d’Archimède en Newton

ρρ la masse volumique du fluide en kg.m la masse volumique du fluide en kg.m-3-3

V le volume du fluide en mV le volume du fluide en m33

g l’intensité de pesanteur en N.kgg l’intensité de pesanteur en N.kg-1-1

2.1 Eléments hydrophobes2.1 Eléments hydrophobes

Un élément hydrophobe est un Un élément hydrophobe est un

composé insoluble dans l’eau. Un composé insoluble dans l’eau. Un

composé hydrophobe, ne peut pascomposé hydrophobe, ne peut pas

créer des liaisons hydrogène avec créer des liaisons hydrogène avec

les molécules d'eau. Il est apolaire, ou les molécules d'eau. Il est apolaire, ou

de faible polarité, ce qui signifie qu'il ne de faible polarité, ce qui signifie qu'il ne

peut pas faire d'interactions peut pas faire d'interactions

électrostatiques avec l'eau. Mais il électrostatiques avec l'eau. Mais il

peut être soluble dans des solvants peut être soluble dans des solvants

organiques comme l’acétone et les organiques comme l’acétone et les

hydrocarbures.hydrocarbures.

2.2 Notion de flottabilité2.2 Notion de flottabilité

Dans un liquide, les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les Dans un liquide, les corps sont soumis à la poussée d'Archimède. Les

corps ont une flottabilité différente selon leur masse volumique.corps ont une flottabilité différente selon leur masse volumique.

La flottabilité est la poussée verticale, dirigée de bas en haut, qu`unLa flottabilité est la poussée verticale, dirigée de bas en haut, qu`un

fluide exerce sur un objet immergé. La flottabilité agit toujours dans la fluide exerce sur un objet immergé. La flottabilité agit toujours dans la

direction opposée à la gravité.direction opposée à la gravité.

Selon le rapport entre le Poids (P) et la poussée d'Archimède Selon le rapport entre le Poids (P) et la poussée d'Archimède

(Fa), on distingue:(Fa), on distingue:

corps de flottabilité positive: l'objet remonte (Pr < Pa)corps de flottabilité positive: l'objet remonte (Pr < Pa) corps de flottabilité négative: l'objet coule (Pr > Pa)corps de flottabilité négative: l'objet coule (Pr > Pa) corps de flottabilité nulle: l'objet flotte entre deux eaux (Pr = Pa)corps de flottabilité nulle: l'objet flotte entre deux eaux (Pr = Pa)

La combinaison LZR Racer La combinaison LZR Racer

1.1. Les composants et leurs spécificitésLes composants et leurs spécificités

2.2. La compression des zones de La compression des zones de frottements et le maintien de la posture frottements et le maintien de la posture du nageurdu nageur

3.3. Les effets sur l’athlèteLes effets sur l’athlète

4.4. Limites et perspectivesLimites et perspectives

1. Les matériaux et leurs propriétés1. Les matériaux et leurs propriétés- La LZR Pulse- La LZR Pulse

L’élasthanneL’élasthanne: : appellation qui désigne toute fibre plastique composée appellation qui désigne toute fibre plastique composée d’au moins 85% de polyuréthane.d’au moins 85% de polyuréthane.

Les propriétés: Les propriétés: - - forte élasticité (450-600% d’allongement forte élasticité (450-600% d’allongement avant rupture de la fibre). avant rupture de la fibre).

-- hypoallergénique (contrairement hypoallergénique (contrairement au latex)au latex)

-- Indéformable même face à de fortes Indéformable même face à de fortes sollicitations sollicitations

-- Matière très légère Matière très légère -- Résiste à la transpiration, au chlore et aux Résiste à la transpiration, au chlore et aux

détergentsdétergents

Le nylon: est un dérivé du polyuréthane

Les propriétés: - matière ayant un faible pouvoir absorbant

- matière souple et résistante

- fibre bien adaptée au tissage

Les matériaux et leurs propriétésLes matériaux et leurs propriétés- Les panneaux de polyuréthane- Les panneaux de polyuréthane

Le polyuréthaneLe polyuréthane: polymère composé d’unité répétées d’: polymère composé d’unité répétées d’

Uréthane liée entre elle par des liaisons amides: polyamideUréthane liée entre elle par des liaisons amides: polyamide

Les propriétés: Les propriétés: -- bonne résistance à l’usure bonne résistance à l’usure

-- faible coefficient de frottement faible coefficient de frottement

-- très bonne étanchéité très bonne étanchéité

La fabricationLa fabrication

- Technologie du gaz moléculaire- Technologie du gaz moléculaire: lissage de la : lissage de la surface du tissu au niveau nano moléculairesurface du tissu au niveau nano moléculaire

- Traitement déperlant hydrophobe- Traitement déperlant hydrophobe: application en: application en surface d’une substance hydrofuge(qui fait glisser surface d’une substance hydrofuge(qui fait glisser les gouttes d’eau à la surface, mais n’est pas les gouttes d’eau à la surface, mais n’est pas étanche)étanche)

- Coutures- Coutures: les différentes pièces qui composent la : les différentes pièces qui composent la combinaison sont soudées par ultrason. Cette technique combinaison sont soudées par ultrason. Cette technique diminue considérablement les zones de frottementsdiminue considérablement les zones de frottements

- Le zip de fermeture- Le zip de fermeture: le zip de fermeture est placé à : le zip de fermeture est placé à l’intérieur de la combinaison et est profilé pour faciliter la l’intérieur de la combinaison et est profilé pour faciliter la glisse de l’eau à sa surface.glisse de l’eau à sa surface.

2. La compression des zones 2. La compression des zones de frottements et le maintien de de frottements et le maintien de

la posture du nageurla posture du nageur Compression aux zones principales de Compression aux zones principales de

frottements: poitrine et fesses.frottements: poitrine et fesses.

Une « deuxième » peau complètement Une « deuxième » peau complètement lisse lisse qui enlèvent tout frottements.qui enlèvent tout frottements.

3. Les effets sur l’athlète3. Les effets sur l’athlète

Diminution des frottements, et donc de la Diminution des frottements, et donc de la trainée.trainée.

Une « glisse » dans l’eau grâce à des Une « glisse » dans l’eau grâce à des composants hydrophobes.composants hydrophobes.

Un gainage qui maintient l’athlète droit et Un gainage qui maintient l’athlète droit et le porte à la surface et lui assure un profil le porte à la surface et lui assure un profil aérodynamique.aérodynamique.

Débit respiratoire amélioré.Débit respiratoire amélioré.

4. Limites et perspectives4. Limites et perspectives

Règlement de la FINA interdisant tout équipement améliorant la flottabilité.

Des résultats qui peuvent aussi s’expliquer par le talent et l’entrainement des nageurs.

Des zones de frottements encore non couvertes (comme la nuque).

Un prix conséquent: 450€ TTC en France.

TPE réalisé par MOHAMMEDI Mohammed, TPE réalisé par MOHAMMEDI Mohammed,

DURR Guillaume, SEGLA Kevin et LERON Antoine.DURR Guillaume, SEGLA Kevin et LERON Antoine.

Nous vous remercions de nous avoir écouté.Nous vous remercions de nous avoir écouté.

Bonne journée. Bonne journée.