Le 16 août 2009 aux championnats du monde de Berlin, Usain Bolt était plus que jamais dans les starting blocks. 9 secondes et 58 centièmes, et c’est la consécration pour le jeune Jamaïcain. Celui qu’on a surnommé tour à tour «L’éclair» et «L’extraterrestre» pulvérise un record mondial qu’il avait lui même établit.
Les spécialistes ont calculé que le sprinter est parvenu à courir jusqu’à 44,72 km/h. Sa vitesse moyenne est elle estimée à 37,58 km/h. L’analyse de sa ligne droite d’anthologie, réalisée par la Fédération internationale d’athlétisme (IAAF), montre qu’il a amélioré son départ et sa mise en action pour abaisser son record du monde de 11/100. Il a été crédité d’un temps de réaction au départ de 140/1000, contre 165/100 un an auparavant lors de la finale des JO-2008.
Le triple champion olympique 2008 a couru les premiers 20 m, traditionnellement son point faible, en 2 sec 89/100, plus vite même que son dauphin, l’Américain Tyson Gay, redoutable au départ. Il a ensuite accéléré jusqu’aux 80 m, avec des chronos de 1 sec 75/100 entre 20 et 40 m, de 1 sec 67/100 entre 40 et 60 m et de 1 sec 61/100 entre 60 et 80 m, avec une vitesse de pointe de 44,72 km/h. Les derniers 20 m, où contrairement à Pékin il a poursuivi son effort, prenant juste le temps de jeter un regard de côté vers ses poursuivants, ont été bouclés en 1 sec 66/100.
Une vitesse moyenne de 37,58 km/h
Mardi, il va courir les qualifications du 200 mètres, sa distance de prédilection.
Usain Bolt vit aussi vite qu’il court. Ce géant d’1m96, se fait remarquer sur les pistes dès l’école primaire. A 15 ans, le sprinteur devient le plus jeune champion du monde junior de l’histoire. Sur 200 mètres, il franchit la ligne d’arrivée en 20 »61. A 18 ans, il établit son premier record avec 19 »93. Il s’illustrera ensuite aux championnats nationaux jamaïcains, en abaissant sa marque à 19 »75.
La légende Bolt est née aux jeux Olympiques de Pékin en 2008. En Chine, on l’appelait déjà «L’éclair». Et il ne trahira pas ce surnom. Il avale son 100 mètres en 9 »69. Un record du monde doublé d’un record olympique. Le champion pourra même se targuer d’avoir réalisé cet exploit avec un lacet défait et sans s’épuiser sur les 10 derniers mètres.
Il excèle sur 100 mètres, mais aussi au 200 mètres et au 4 fois 100 mètres. Bilan des trois semaines d’olympiade : trois médailles d’or. Une triple moisson que seul le grand Carl Lewis en 1984 à Los Angeles avait réalisé avant lui.
En 2008 déjà, sa performance sur 100 mètre fascinait, et certains se sont même aventurés à imaginer que 9 »69 resteraient des chiffres à jamais gravés dans le marbre. Les spécialistes se sont penchés sur le cas de cet athlète hors-norme pour tenter de percer son secret. «Bolt sera l’exception qui confirme la règle. Il clôturera peut-être à jamais la courbe du record du 100 mètres », affirmait à l’époque dans L’express, Jean-François Toussaint, le directeur de l’Irmes (Institut de Recherche bioMédicale et d’Epidémiologie du Sport).
Mais c’était sans compter sur l’aplomb du champion. A 22 ans, il se défie de repousser encore plus loin les limites. «Je pense que tout est possible. Je sais que je peux courir en 9 »40. Je pense que je m’arrêterai à ce chrono.», assure-t-il.
Il y a quelques jours, les athlètes les plus rapides du monde se sont affrontés au 100 mètres, lors des Jeux olympiques de Tokyo. Mais personne n’a réussi à battre le record absolu de 9,58 secondes détenu par le célèbre Usain Bolt. Pour établir ce record, le Jamaïcain avait atteint une vitesse d’environ 43 km/h… Un peu moins que celle d’un chat domestique, indique Wired. Et dans une course contre des guépards et des antilopes, les animaux les plus rapides du monde, un athlète olympique comme Bolt n’aurait aucune chance.
Alors qu’est-ce qui détermine la vitesse de pointe d’une espèce? Un groupe de scientifiques dirigé par le biomécanicien Michael Günther, de l’Université de Stuttgart, a défini les lois qui régissent les vitesses de course maximales dans le règne animal. Dans une étude publiée dans le Journal of Theoretical Biology, ils présentent un modèle complexe élaboré en fonction de nombreux facteurs, afin de découvrir quels éléments du corps sont les plus importants pour optimiser la vitesse.
Résistance dans l’air et inertie
«Il s’agit de connaître les raisons de notre évolution, pourquoi et comment cela modifie le corps, explique Michael Günther. Si on se pose cette question d’un point de vue mécanique, on peut alors vraiment comprendre comment la forme du corps est influencée par les nécessités de l’évolution.» Pour savoir quels éléments favorisent ou limitent notre vitesse, les chercheurs ont voulu trouver une explication qui ne ferait appel qu’aux principes de la physique. Ils ont donc construit un modèle composé de plus de quarante paramètres relatifs à la forme du corps, la géométrie de la course, et la balance des forces agissant sur le corps.
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Ils concluent que deux éléments principaux limitent la vitesse maximale. D’abord, la résistance dans l’air, c’est-à-dire la force opposée qui agit sur les jambes quand elles essaient de pousser le corps en avant.
L’autre élément qui entre en jeu, c’est l’inertie, à savoir la résistance d’un objet pour accélérer à partir d’un état de repos. L’inertie, contrairement à la résistance dans l’air, augmente avec la masse. Ainsi, lorsqu’un animal se met à courir, il lui faut du temps pour accélérer sa propre masse. Plus il est grand, plus ce délai est important.
Selon les scientifiques, le poids idéal pour maîtriser ces deux éléments se situe autour de 50 kilos… Soit le poids moyen des guépards et des antilopes.
Michael Günther et ses collègues ont également pu prédire les vitesses maximales théoriques pour différentes formes de corps: le corps humain moyen arrive en dernière position parmi les animaux sélectionnés, derrière les chats.
Alors même si quelqu’un bat un jour le record d’Usain Bolt, il n’ira sans doute pas beaucoup plus vite. La biomécanique du sprint prouve que le médaillé olympique est tout proche de la limite de ce qui est possible pour le corps humain.
Commençons par une définition : Comment définir qui est l’Homme le plus rapide du monde ? On sait que c’est Usain Bolt mais pourquoi ? Quelle est la vitesse d’Usain Bolt ?
On définit l’Homme le plus rapide du monde comme la personne qui détient le record du monde au 100 mètres, car c’est l’épreuve officielle de sprint où la vitesse sera la plus élevée. L’Homme le plus rapide du monde est donc Usain Bolt, puisqu’il détient le record de vitesse de ce sprint de 100 mètres. Ce record du monde a été effectué en 9 secondes 58 centièmes.
On peut alors calculer plusieurs indicateurs de vitesse pour cette course là : vitesse moyenne, vitesse maximale et aussi accélération.
Calcul de la vitesse moyenne d’Usain Bolt
Commençons par un calcul plutôt simple. On utilise la formule qui dit que la vitesse moyenne est la distance divisée par le temps. Ce qui permet alors d’écrire cette formule sous la forme v=d/t. On a donc une distance de 100 mètres divisée par 9,58 secondes ce qui nous donne 10,43 mètres par seconde.
Ce résultat n’est pas très parlant. Il faut donc le transformer en kilomètres par heure (km/h). Si on parcourt 10,43 mètres en une seconde (c’est ce que veut dire 10,43 mètres par seconde), cela signifie qu’en une minute on parcourt 60 fois plus et qu’en une heure, on parcourt 60 x 60 = 3600 fois plus. On obtient donc 10,43 x 3600 = 37 548 mètres en une heure. On divise par 1000 pour obtenir des kilomètres, ce qui donne une vitesse moyenne de sprint à 37,548 km/h.
Revenons sur ce calcul. On a donc d’abord multiplié par 3600 pour passer des secondes aux heures puis divisé par 1000 pour passer des mètres aux kilomètres. Il suffit en fait de multiplier des mètres par secondes par 3600/1000 = 3,6 pour obtenir des kilomètres par heure. 10,43 x 3,6 = 37,548 km/h.
Quelques comparaisons
- Pendant 3 semaines, le tour de France va à une vitesse moyenne de 40,22 km/h/ (source l’Equipe)
- La longueur d’un marathon est 42,195 kilomètres. Le record du monde est 2 heures 1 minutes et 39 secondes = 2,0275 h. On obtient une vitesse moyenne de 20,811 km/h
- La vitesse moyenne d’une voiture dans Paris est de 14 km/h. Celle du métro oscille entre 20 et 40 km/h. Quand on est Usain Bolt et qu’on est à Paris, il vaut mieux se déplacer en courant !
- Finalement, Usain Bolt a la vitesse d’un chat. La vitesse moyenne d’un chat est de 38 km/h lorsqu’il court sur une distance assez longue
Calcul de la vitesse maximale d’Usain Bolt
La vitesse maximale en pratique ne se calcule pas. En tout cas, pas pour cet exemple là. D’un point de vue mathématique, lorsque la vitesse maximale est atteinte la dérivée s’annule (pour autant ce n’est pas parce que la dérivée s’annule que la vitesse est maximale, elle peut aussi être nulle ou juste atteindre un palier).
Donc là ici on va un peu tricher. Le Monde nous indique que la vitesse de pointe d’Usain Bolt est de 44,72 km/h. Il est donc entre le loup (50 km/h) et l’alligator (32 km/h) et ne serait donc pas ridicule en courant à côté d’une voiture en agglomération. Cette fois-ci, il se fait battre à plate couture par le métro et la voiture en vitesse de pointe.
Approximation de l’accélération
Des chercheurs ont montré (voici l’article pour les plus aguerris) que la vitesse maximale pouvait être atteinte en environ 5 secondes de course. Comme on l’a vu plus haut, la vitesse maximale d’Usain Bolt est de 44,72 km/h ou en divisant cette fois par 3,6, on peut dire qu’elle est de 12,4 m/s. Si on suppose que son accélération est constante, elle sera alors de 12,4 / 5 = 2,48 m / s2 = 8,9 km/h/s. Si on traduit cela en français, cela veut dire que chaque seconde Usain Bolt augmente sa vitesse de 8,9 km/h.
Or, pour faire ce calcul on a supposé que l’accélération est constante. Or ce n’est pas le cas, donc au plus fort de son accélération, il a bien dû dépasser les 10 km/h par seconde.
Pour compléter un peu ces chiffres, on apprend sur ce papier, qu’Usain Bolt n’est pas très aérodynamique, qu’il développe à son maximum une puissance de 2619,5 W et qu’il aurait pu améliorer son temps parce qu’il a un vent de face de 0,9 m/s, ce qui le ralentit.
Vous voulez aller plus loin sur la notion de vitesse ? Voici notre article sur l’équation du second degré
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