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La physique du patinage artistique

Publié le 23 février 2010 par Jpa

Si vous avez raté l’incroyable performance du Français Brian Joubert sur la glace de Vancouver, voici une session de rattrapage. Avez-vous déjà remarqué qu’un patineur sachant patiner joue de ses bras quand il tourne sur lui même en l’air ou sur la glace ? Ces effets de manche n’ont pas qu’une finalité artistique. Le patineur applique en fait un principe physique qui lui permet, d’un mouvement de bras, d’augmenter considérablement sa vitesse de rotation et éventuellement sa note, s’il ne se casse pas la figure juste après.

Pour se transformer en toupie humaine, le secret du patineur ne se trouve pas uniquement dans l’action de ses patins. Vous pouvez le voir dans la vidéo ci-dessus, autant Philippe – alias d’Artagnan – que Brian ramènent leurs bras sur leur torse au début de leur rotation. Et les écartent à nouveau pour freiner leur mouvement. En modifiant la position de ses bras, le patineur modifie ce que l’on appelle moment d’inertie. Plus le moment d’inertie du patineur diminue, plus la vitesse de rotation augmente. La masse du patineur est répartie autour de son axe de rotation qui va de la tête jusqu’aux pieds. Comme l’animal est articulé, la masse est distribuée à des distances plus ou moins importantes de cet axe. Bras tendus, la masse des bras est plus éloignée de l’axe de rotation, augmentant ainsi le moment d’inertie. Lorsque le patineur les ramène sur son torse, le moment d’inertie diminue. Les variations du moment d’inertie sont d’autant plus importantes dans ce cas que celui-ci dépend du carré de la distance entre la masse et l’axe de rotation.

Faites le test avec un balai. Il est beaucoup plus aisé de le faire tourner rapidement selon l’axe vertical (de la poignée jusqu’à la brosse) plutot que selon l’axe passant par le milieu du manche - façon moine shaoling. Dans le premier cas, la masse du balai est beaucoup plus proche de l’axe que dans le second, et donc le moment d’inertie moins important.

Pour ceux qui veulent mettre les mains dans le cambouis de la mécanique, voici l’explication moins succincte. Dans le cas de notre patineur, il y a conservation du moment cinétique. Ce dernier est égal au produit de la vitesse de rotation par le moment d’inertie. Lorsque le moment d’inertie diminue, la vitesse de rotation augmente. A la plus grande joie de d’Artagnan.

Avis aux amateurs, la prochaine fois que vous y irez à la patinoire, gardez vos bras près de vous pour tourner plus vite sur vous même.


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