TIPE

EVE zancanaro N°10048

Elie vincent n°10390

Adaptation de prothèses sportives pour améliorer les performances au saut en longueur

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Marcus Rehm

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https://www.faire-face.fr/2022/07/13/markus-rehm-champion-saut-longueur

Recordman saut en longueur handisport : 8,72m Recordman saut en longueur: 8,95m (Mike Powells)

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Présentation de la discipline

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

Catégories handisport:

Peu de restriction au niveau du matériel

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Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

Comment optimiser les performances d’un athlète invalide au saut en longueur sans mettre en danger sa santé physique?

Interaction prothèse-athlète

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

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Interactions semelle-sol

Plan

I-Introduction à la transmission d'ondes dans une lame

1. Modélisation de la lame et du corps de l'athlète
2. Ondes transmises lors du rebond de deux barres
3. Analyse d'un modèle

II-Expérience des barres d'Hopkinson

1. Explication de l'expérience
2. Expérience que nous avons réalisée
3. Comparaison des différentes expériences

III-Mettre en évidence le lien entre énergie et frottement

1. Expérience de calcul de coefficients de frottement
2. Résultats et conclusions

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Modélisation de la lame

Lame

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

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Principe du rebond de 2 barres

Onde de compression

Onde détente ou onde réfléchie

Onde transmise dans la 2ème barre

lame modélisée par une barre

semelle

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But de l'expérience

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

Continuité des efforts normaux: Ts+Rs=Tb

Coefficient de transmission: K=Tb/Fi

Comment déterminer le coefficient K ? Comment atteindre le minimum de K ?

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Les barres d'Hopkinson

jauges de contraintes

barre de transmission

barre incidente

impact

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

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Première expérience sur le rebond

Fibre de verre (lame)

Caoutchouc (semelle)

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Notre expérience finalisée

2,00m

30cm

Fibre de verre (lame)

Caoutchouc (semelle)

10cm

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Etapes de l'expérience

Semelle

Lame

étape 3

étape 2

étape 1

étape 4

z₁

z₂

temps

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Plusieurs facteurs

-Matériaux

-Épaisseur de la semelle

Fibre de verre

Acier

Aluminium

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Notre expérience

semelle

Conservation de l'énergie mécanique

lame

z1

z₂

temps

étape 2: Em₁=1⁄2×m×v₁²

étape 3: Em₂=1⁄2×m×v₂²

étape 1: Em₁=m×g×z₁

étape 4: Em₂=m×g×z₂

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Comment obtenir le rapport K, étapes du rebond

Tb

Fi

étape 2.2: l'effort Fi est éxercé sur la semelle

étape 3: lame à la vitesse v₂

étape 2.1: lame+semelle à la vitesse v₁

étape 2.3: l'effort Tb est éxercé sur la lame

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Théorie des chocs mécaniques, collision inélastique

Choc inélastique: Ec₁≠Ec₂ v1≠v2

vz

v2

temps t

v1

impulsion de Dirac

az

Tb/m-g

temps t

-g

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Résultats expérimentaux

Tracé du rapport des vitesses pour déterminer l'épaisseur optimale pour réduire le facteur K

v2/v1

Aluminium

Acier

Fibre de verre

épaisseur de la semelle en cm

Minimums locaux

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Conclusion de cette expèrience

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Expérience réalisée

masse de 100g

Masse m

plaque d'aluminium

Planche en bois

2,5cm

90cm

1,5cm

semelle

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Différentes semelles utilisées

Semelle crantée

Semelle avec pics

Semelle lisse

Pas de semelle

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Calcul des coefficients de frottements statiques fs

Masse m

uα

uR

tan(αlim)=fs

Limite de glissement

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Résultats expérimentaux

Semelle avec pics

Semelle crantée

Semelle lisse

Sans semelle

coefficient de frottement

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Impact de la semelle sur la performance

Semelle crantée

Semelle lisse

type de semelle

raideur

Sans semelle

dissipation d'énergie

pourcentage par rapport à la valeur maximale

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

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Conclusion des 2 expèriences

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Conclusion

Laboratoire ENSTA Paris Sciences 2024

Dans cette étude nous avons vu:

• Diminuer la dissipation d'énergie grâce à la semelle
• limiter les ondes avec une semelle optimale

Améliorations possibles:

Problèmes rencontrés :

• Efforts normaux
• Fortes incertitudes

• Autres paramètres qui influencent la dissipation d'énergie
• Utilisation de capteurs qui permettent de mesurer les ondes dans la lame

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