5.6 Le rôle de la masse
La masse du corps agit, elle aussi, sur l'équilibre postural, par deux effets de sens contraire : elle rend le corps plus difficile à déséquilibrer, mais aussi plus difficile à rattraper une fois son équilibre rompu. Cette section explique ces deux effets à partir de l'inertie et de la deuxième loi de Newton, vues au chapitre 2. À la fin de cette section, vous devez être capable d'expliquer pourquoi un corps lourd est plus difficile à déséquilibrer, pourquoi il est aussi plus difficile à rattraper, et pourquoi le surpoids aggrave cette seconde difficulté.
5.6.1 Plus difficile à déséquilibrer
Dans la vidéo, vous aurez sûrement remarqué que, pour une même poussée, le personnage léger s'incline davantage, et que sa projection s'approche plus du bord de son polygone (figure 5.12).
C'est l'inertie, définie au chapitre 2 : plus la masse d'un corps est grande, plus il résiste à un changement de son état de mouvement (§2.7.3). La deuxième loi de Newton le chiffre : une même force produit une accélération d'autant plus petite que la masse est grande (a = F / m, §2.8). Une même poussée de 100 N donne ainsi une accélération de 2 m/s² à une personne de 50 kg, mais de 1 m/s² seulement à une personne de 100 kg. Pour une même force extérieure — une même bousculade, par exemple —, un corps lourd est donc moins déplacé qu'un corps léger : un corps lourd est plus difficile à déséquilibrer.
5.6.2 Plus difficile à rattraper
Une fois l'équilibre rompu, ce sont les muscles qui travaillent pour le rattraper. Or la même loi s'applique dans l'autre sens : pour ramener un corps lourd avec la même rapidité qu'un corps léger, il faut une force proportionnelle à sa masse (§2.8). L'effort que les muscles doivent produire croît donc avec le poids du corps (figure 5.13).
Lorsque le poids augmente par la masse grasse — c'est le cas du surpoids —, la force musculaire, elle, n'augmente pas. Les personnes en situation d'obésité présentent d'ailleurs un risque de chute plus élevé1. Ce risque ne tient pas à l'équilibre debout et immobile : tant que la projection verticale du centre de masse reste dans le polygone de sustentation, le surpoids ne le compromet pas. Il apparaît dans les situations où le corps est en mouvement ou doit être rattrapé — marcher, se rattraper après une bousculade —, parce que le poids à déplacer y est plus grand, et que la puissance des membres inférieurs, rapportée à ce poids, est relativement plus faible.
Le comportement d'un corps lourd est donc ambivalent :
- il est plus difficile de rompre son équilibre ;
- mais, une fois l'équilibre rompu, il est aussi plus difficile de le rattraper.
Il ne faut donc pas conclure d'une masse importante qu'une personne est mieux protégée de la chute.
- Expliquer, avec l'inertie et la deuxième loi de Newton, pourquoi un corps lourd est plus difficile à déséquilibrer.
- Expliquer pourquoi un corps lourd est aussi plus difficile à rattraper, et pourquoi le surpoids aggrave cette difficulté.