4.3 Une force qui varie pendant l'appui
La force de réaction du sol n'est pas une flèche fixe : pendant un appui — du contact du talon au décollement des orteils —, son intensité, sa direction et son point d'application changent. Cette section observe ces trois variations sur un appui complet, puis nomme les cinq instants du pas qui serviront de repères pour lire toutes les courbes du chapitre. À la fin de cette section, vous devez être capable de décrire comment le vecteur force de réaction du sol évolue au cours d'un appui, et de situer sur la courbe de son intensité le contact initial, la mise en charge, le milieu d'appui, la fin d'appui et le décollement des orteils.
4.3.1 Trois grandeurs qui varient
Le diagramme de la section 4.1 fige la marcheuse à un instant. Observons maintenant le vecteur force de réaction du sol sur un appui complet, au ralenti — depuis l'instant où le talon touche le sol jusqu'à celui où les orteils le quittent.
Vous aurez sûrement repéré que trois grandeurs varient, celles-là mêmes qui décrivent un vecteur force (§2.3).
- Son intensité. Elle augmente, diminue, puis augmente à nouveau au cours de l'appui.
- Sa direction. Le vecteur est incliné vers l'arrière au contact du talon, il devient presque vertical au milieu de l'appui, puis il s'incline vers l'avant à la poussée.
- Son point d'application. Il se déplace le long du pied, du talon vers les orteils, à mesure que l'appui progresse — le pivot du pied avance de la même façon au cours du pas (§3.5).
Le vecteur poids, en comparaison, ne change ni d'intensité ni de direction : il vaut toujours P = m × g, verticalement vers le bas, au centre de masse.
4.3.2 Les cinq instants de l'appui
Avant d'analyser cette force, donnons un nom aux instants du pas : vous les retrouverez dans toute la littérature sur la marche, et ce chapitre s'en sert pour lire chacune de ses courbes.
La courbe de la figure 4.4 donne l'intensité de la force de réaction du sol tout au long de l'appui, avec, en travers, la ligne du poids. On y lit cinq instants2.
- Le contact initial — le talon touche le sol ; la force part de zéro.
- La mise en charge — le poids du corps est transféré sur ce pied.
- Le milieu d'appui — le centre de masse passe à l'aplomb du pied.
- La fin d'appui — le talon se lève ; c'est la phase propulsive.
- Le décollement des orteils — le pied quitte le sol, et la force s'annule.
Regardez maintenant la forme globale de la courbe : lors de la mise en charge et pendant la fin d'appui, elle passe par deux pics où la force de réaction du sol est supérieure au poids de la marcheuse3. Entre les deux, au milieu de l'appui, elle redescend. La section suivante décompose cette force en deux composantes, l'une verticale, l'autre horizontale, pour lire séparément ce qui porte la marcheuse et ce qui la fait avancer.
- Appui
- La phase pendant laquelle un pied est en contact avec le sol, du contact initial au décollement des orteils. Elle occupe environ 60 % du cycle de marche ; la phase oscillante, où ce pied est en l'air, occupe le reste.
- Contact initial
- L'instant où le talon touche le sol ; la force de réaction du sol part de zéro (initial contact).
- Mise en charge
- Le début de l'appui, pendant lequel le poids du corps est transféré sur le pied qui vient de se poser (loading response).
- Milieu d'appui
- L'instant où le centre de masse passe à l'aplomb du pied d'appui (midstance).
- Fin d'appui
- La dernière partie de l'appui, quand le talon se lève : la phase propulsive (terminal stance).
- Décollement des orteils
- L'instant où le pied quitte le sol ; la force de réaction du sol s'annule (toe-off).
- Citer les trois grandeurs du vecteur force de réaction du sol qui varient au cours d'un appui, et décrire l'évolution de chacune.
- Distinguer un appui complet d'un cycle de marche complet.
- Nommer les cinq instants de l'appui et les situer sur la courbe de l'intensité de la force de réaction du sol.
- Situer les deux pics de la courbe, et dire par rapport à quoi ils sont des pics.