4.2 D'où vient la réaction du sol

BiomécaniqueMarcheSection 4.27 min de lecturemis à jour le 15 septembre 2026

Objectifs de la section

La force de réaction du sol est la force exercée par le sol sur le pied ; elle est de même intensité et de sens opposé à la force exercée par le pied sur le sol, à chaque instant du contact — c'est la troisième loi de Newton, appliquée à chaque pas. Cette section donne cette origine, puis remonte d'un cran : d'où vient la poussée du pied elle-même, et pourquoi est-elle oblique ? La réponse est une chaîne qui part du muscle et passe par le moment de force du chapitre 3. À la fin de cette section, vous devez être capable d'énoncer la définition complète de la force de réaction du sol, d'expliquer pourquoi elle est oblique, et de dérouler la chaîne qui relie la contraction d'un muscle à la force que le sol exerce sur le pied.

4.2.1 La troisième loi, à chaque pas

Souvenez-vous de Marcel sur son skateboard (§2.9) : il pousse le mur, et c'est lui qui part en arrière — sous l'effet de la force que le mur exerce sur lui. La marcheuse fait exactement la même chose avec le sol. Son pied pousse le sol vers l'arrière et vers le bas ; au même instant, le sol pousse son pied vers l'avant et vers le haut. Deux forces, de même intensité et de sens opposé, chacune exercée par un corps sur l'autre : c'est la troisième loi de Newton, celle du chapitre 2, et elle s'applique à chaque pas¹.

Voici donc la définition complète, celle qu'il faut retenir. La force de réaction du sol est la force exercée par le sol sur le pied ; elle est de même intensité et de sens opposé à la force exercée par le pied sur le sol, à chaque instant du contact². D'où son nom : la réaction du sol.

Figure 4.2 — Les deux forces de la paire, chacune sur son corps : la force du pied sur le sol, vers l'arrière et vers le bas ; la force du sol sur le pied, vers l'avant et vers le haut. Sur le diagramme de la marcheuse (figure 4.1), une seule des deux figure — celle qui s'exerce sur elle.Source : diaporama CM3.2, dia 4.

Deux précisions, qui reprennent les règles du §2.9. D'abord, les deux forces existent au même instant : le sol ne « répond » pas à la poussée du pied avec un temps de retard, les deux forces naissent et disparaissent ensemble. Ensuite, elles s'exercent sur deux corps différents — l'une sur le sol, l'autre sur le pied. C'est pourquoi le diagramme de la marcheuse n'en porte qu'une : la force du sol sur le pied. La force du pied sur le sol s'exerce sur le sol, et elle figurerait sur le diagramme du sol, pas sur celui de la marcheuse.

4.2.2 D'où vient la poussée du pied : la chaîne interne

Reste une question : d'où vient cette poussée du pied ? De l'intérieur — et c'est précisément pour cela qu'elle ne figure pas sur le diagramme : les forces qui la produisent sont des forces internes au corps isolé (§2.4), et un diagramme ne porte que les forces externes³.

La chaîne se déroule ainsi.

1. Le muscle se contracte, et met en tension son tendon — la structure qui relie le muscle à l'os.
2. Le tendon exerce alors une force de traction sur l'os. Son point d'application, l'insertion du tendon, est situé à distance de l'axe de l'articulation, et sa ligne d'action ne passe pas par cet axe : cette force possède donc un bras de levier, et elle crée un moment de force (§3.2 et §3.4). La tension créée par la contraction est transmise par le tendon jusqu'à l'os, qu'elle tire pour mettre le squelette en mouvement⁴.
3. Le segment tourne. C'est exactement le moment de force du chapitre 3, appliqué à la marche : une force appliquée à un segment tenu par une articulation le met en rotation (§3.1).
4. Ces rotations décident de la direction dans laquelle le pied pousse le sol. À chaque articulation du membre inférieur, un moment de force agit, avec son sens et son intensité ; c'est leur combinaison qui détermine la direction et l'intensité de la poussée du pied sur le sol.
5. Le pied pousse le sol vers l'arrière et vers le bas ; donc le sol pousse le pied vers l'avant et vers le haut. C'est la troisième loi du paragraphe précédent — et c'est l'explication de la direction oblique constatée sur le diagramme (§4.1). L'inclinaison du vecteur n'est pas un détail de tracé : c'est la poussée de la marcheuse, lue à l'envers.

Figure 4.3 — La chaîne interne, sur un schéma simplifié du membre inférieur : le muscle et son tendon, la force de traction sur l'os avec sa ligne d'action et son bras de levier, le moment de force et la rotation du segment, la force du pied sur le sol, et enfin la force de réaction du sol, oblique.Source : diaporama CM3.2, dia 5.

Retenez le sens de cette chaîne. Tout part de forces internes — les tractions des muscles sur les os — qui, par les moments de force qu'elles créent, mettent les segments en rotation. Mais ce qui met le corps entier en mouvement est une force externe, la force de réaction du sol : le système musculo-tendineux ne pousse pas la marcheuse vers l'avant, il produit les moments de force qui règlent la poussée du membre inférieur sur le sol, et c'est le sol, par la force qu'il exerce sur le pied, qui met le corps en mouvement.

Glossaire de la section3 termes

Force de réaction du sol

La force exercée par le sol sur le pied ; elle est de même intensité et de sens opposé à la force exercée par le pied sur le sol, à chaque instant du contact. C'est l'application de la troisième loi de Newton à chaque pas.

Tendon

La structure qui relie le muscle à l'os. Mis en tension par la contraction du muscle, il exerce une force de traction sur l'os.

Force interne

Force exercée par une partie du corps isolé sur une autre partie de ce même corps (la traction d'un muscle sur un os). Elle ne figure pas sur le diagramme de forces et ne modifie pas le mouvement du corps pris comme un tout (§2.4).

À la fin de cette section, je dois être capable de…0 / 4

1. Énoncer la définition complète de la force de réaction du sol, avec les deux corps, l'intensité, le sens et la simultanéité.
2. Expliquer pourquoi une seule des deux forces de la paire figure sur le diagramme de la marcheuse.
3. Dérouler la chaîne qui va de la contraction d'un muscle à la force de réaction du sol, et situer le moment de force dans cette chaîne.
4. Expliquer pourquoi la force de réaction du sol est oblique pendant la marche.

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Parce qu'elle ne s'exerce pas sur la marcheuse : elle s'exerce sur le sol. Les deux forces d'une paire action-réaction s'appliquent à deux corps différents (§2.9), et le diagramme d'un corps ne porte que les forces exercées sur lui. La force du pied sur le sol figurerait sur le diagramme du sol.

Vers l'arrière et vers le bas — le sens exactement opposé —, avec la même intensité, au même instant : c'est la troisième loi de Newton.

Contraction du muscle → mise en tension du tendon → force de traction du tendon sur l'os → moment de force → rotation du segment → poussée du pied sur le sol → force de réaction du sol.

Sources

1. OpenStax, College Physics 2e, §4.4 Newton's Third Law of Motion: Symmetry in Forces (CC BY). https://openstax.org/books/college-physics-2e/pages/4-4-newtons-third-law-of-motion-symmetry-in-forces#:~:text=equal%20in%20magnitude%20and%20opposite%20in%20direction — verbatim : « Whenever one body exerts a force on a second body, the first body experiences a force that is equal in magnitude and opposite in direction to the force that it exerts ». L'application à la marche y est donnée telle quelle : https://openstax.org/books/college-physics-2e/pages/4-4-newtons-third-law-of-motion-symmetry-in-forces#:~:text=exerts%20a%20force%20backward%20on%20the%20floor — verbatim : « As a professor walks in front of a whiteboard, she exerts a force backward on the floor. The floor exerts a reaction force forward on the professor that causes her to accelerate forward ». ↩

2. Applications of Newton's Laws: Ground Reaction Forces and Gait Analysis, ressource éducative libre de Portland State University (PHYS 201, CC BY-NC-SA 4.0), §1 — PDF : https://theexpertta.com/courseFiles/pdx/PHYS201/4_2%20Applications%20to%20Newtons%20Laws%20Biomechanics%20and%20GRF.pdf — verbatim : « It is a Newton's 3rd Law reaction force that arises due to our interaction with the ground, acts simultaneously and in opposition to the body's push on the ground ». ↩

3. Seules les forces externes affectent le mouvement du corps — Hamm K., Biomechanics of Human Movement (OpenStax / BCcampus, CC BY), §6.1. https://pressbooks.bccampus.ca/humanbiomechanics/chapter/4-1-development-of-force-concept-2/#:~:text=only%20external%20forces%20acting%20on%20the%20body%20affect%20its%20motion — verbatim : « only external forces acting on the body affect its motion » (déjà cité au §2.4). ↩

4. OpenStax, Anatomy and Physiology 2e, §10.2 Skeletal Muscle (CC BY). https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology-2e/pages/10-2-skeletal-muscle#:~:text=The%20tension%20created%20by%20contraction%20of%20the%20muscle%20fibers — verbatim : « The tension created by contraction of the muscle fibers is then transferred through the mysia, to the tendon, and then to the periosteum to pull on the bone for movement of the skeleton ». ↩