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Pourquoi les maths comptent-ils à ce point dans la pratique sportive ?

Par Julie le 18/11/2016 Blog > Soutien scolaire > Maths > L’Importance des Mathématiques dans le Sport
Table des matières

Les mathématiques sont partout. Dans le monde qui nous entoure, dans nos activités quotidiennes et bien évidemment dans le sport… Dans ce domaine d’ailleurs, ils ont tendance depuis quelques années à prendre une place de plus en plus importante.

Amélioration des performances, nouvelles technologies, révolutions techniques… Même le sport amateur n’y échappe pas. La thématique du sport et de la performance est quant à elle traitée de différentes manières par les mathématiciens.

La pratique sportive, ainsi que les prouesses des athlètes de haut niveau, suscitent un engouement général.

En 2016, la semaine des mathématiques organisée par l’Education Nationale était d’ailleurs consacrée à ce thème : Maths et Sport… De quoi motiver les élèves !

Mais découvrons ensemble, plus précisément encore, comment la pratique des maths impacte aujourd’hui le sport…

Le culte des records chiffrés

Si dès la naissance les enfants découvrent les nombres et formes géométriques dès l’éveil (où les premiers calculs à l’école maternelle), les adultes se servent ensuite des maths de façons diverses ! Dans le sport par exemple !

Certains athlètes sont tout simplement à part. Ils ont un tel talent que leurs performances semblent impossibles à égaler.

Comment ne pas connaître Usain Bolt par exemple, LE sprinter jamaïcain, et ses incroyables performances au 100m ?

Imbattable, il survole les courses et suspend même son effort avant d’avoir franchi la ligne d’arrivée ! Ah oui, petit détail supplémentaire : il court le 100 m en 9,58 secondes (c’était le 16 août 2009, lors des championnats du monde d’athlétisme de Berlin).

Application mathématique pour améliorer les performances des athlètes. Comment utiliser les maths dans le sport pour battre des records ?

Javier Sotomayor détient quant à lui le record du saut en hauteur depuis 1993. Personne n’a encore réussi à passer la barre de 2,45 m à ce jour.

Renaud Lavillenie a réalisé l’exploit de battre le record du monde de saut à la perche détenu par Sergueï Bubka depuis 21 ans. En 2014, il a franchi 6,16 mètres. Pour l’anecdote, il a battu le record de l’Ukrainien… En Ukraine !

Le Néo-Zélandais William Trubridge domine quant à lui la plongée en apnée. Cela fait déjà 15 fois qu’il bat son propre record du monde ! Il est descendu à 122m en mars 2016 en retenant sa respiration pendant 4,22 minutes…

La liste est encore longue… Chaque record, aussi incroyable soit-il, suscite l’admiration… Et l’interrogation.

En effet, qui ne s’est jamais demandé :

  1. « Comment est-il possible que ces athlètes parviennent toujours à dépasser les records ? » 
  2. « Y-a-t-il une limite physique aux performances du corps humain ? »

Est-ce que les maths y sont pour quelque chose ? C’est en effet une piste à suivre…

Une étude de septembre 2012 démontre à ce propos que les classements sont régis par une loi mathématique : c’est la loi de puissance. Elle fait le lien entre deux quantités : la fréquence d’un événement et sa taille.

La technologie au service du sport

Vous souvenez-vous en 2009 du championnat mondial de natation à Rome ?

Les records étaient battus les uns après les autres et tous les journalistes cherchaient à expliquer ce phénomène. Au total, ce sont 43 records qui sont tombés en quelques jours !

Les combinaisons des nageurs, en polyuréthane, n’y sont pas étrangères. Les performances en natation sont soumises au principe du mouvement des corps immergés, bien connus en physique, et donc à des calculs mathématiques. Des forces verticales et horizontales sont exercées, et notamment le principe d’Archimède.

L’explication ?

Le développement des équipements des sportifs passe désormais par la science. Et ces combinaisons amélioraient tellement les chronos des nageurs qu’elles ont par la suite été interdites.

En cyclisme également, l’amélioration technique des vélos joue un grand rôle dans les performances. Matériaux plus légers, mais aussi aérodynamisme étudié pour une meilleure pénétration dans l’air…

Vous voulez un exemple concret ? Il suffit de regarder le design des casques des cyclistes qui pratiquent la vitesse sur piste !

Les maths pour améliorer les compétences techniques des athlètes

Si les maths peuvent aider à gérer son argent, à calculer des pourcentages… Ils peuvent aussi vous venir en aide dans le sport !

Les athlètes ne viennent plus seulement aux grandes compétitions accompagnés de leur entraîneur, de leur kiné ou de leur nutritionniste.

Ce temps-là est révolu, tout du moins pour les « vrais » professionnels.

Certains, comme les Australiens et les Néo-zélandais au JO de 2016, intègrent dans leur équipe de véritables mathématiciens.

Leur rôle consiste à collecter des données, prendre en compte le contexte ou réaliser des statistiques pour optimiser la technique de l’athlète en fonction de tous les paramètres disponibles.

L’objectif est alors bien déterminé : viser la perfection dans la discipline et optimiser la manière d’aborder une épreuve sportive.

Des chercheurs étudient scientifiquement l'influence des maths dans le sport. Les mathématiques permettent d’apprendre à déterminer la trajectoire d’un ballon.

Pas étonnant donc de voir aujourd’hui le sport associé à des notions mathématiques comme l’algèbre, la géométrie, les tables de multiplication, arithmétique, nombre entier, nombres relatifs…

Calculer la trajectoire idéale d’une course

Les équations mathématiques sont une base scientifique devenue incontournable dans tous les sports de haut niveau. Elles servent de base de travail pour les athlètes qui ne cessent de perfectionner leur technique pour obtenir de meilleurs résultats.

A ce propose, Amandine Aftalion, directeur de recherche au CNRS, a mis au point un modèle qui permet de déterminer comment aborder une course de manière optimale en fonction de différents paramètres. Elle prend en compte :

  • la distance,
  • la capacité pulmonaire,
  • l’apport énergétique,
  • la force maximale de propulsion,
  • et même le frottement du corps en action.

Un outil de sélection

La Grande-Bretagne est un des pays qui utilise le plus la science pour améliorer les performances des sportifs de haut niveau.

Des mathématiciens ont développé un modèle mathématique pour déterminer quels athlètes ont le plus gros potentiel d’amélioration de leur performance.

Pratique pour les sélections !

Ils peuvent ainsi « prévoir le nombre de médailles » et miser sur les athlètes dont les probabilités de gagner sont les plus élevées.

Une technique qui semble fonctionner puisque la Grande Bretagne est arrivée 2ème au classement du nombre de médailles d’or, après les Etats-Unis et devant la Chine, aux derniers Jeux Olympiques.

Les statistiques pour préparer les tournois de foot

L’analyse mathématique est également prise en compte par certains sélectionneurs de foot et notamment lors de la préparation d’une grande épreuve sportive.

L’analyse des performances des équipes et le développement de modèles mathématiques permettent de faire des choix stratégiques basés sur la logique et de moins en moins sur « l’instinct du coach » finalement...

Une tâche complexe, mais qui peut faire la différence.

La collecte de données en temps réel

Les maths aident à tenir ses finances à jour. Mais c’est loin d’être la seule utilisation que les adultes font des chiffres et des formules !

Les mathématiques permettent également, grâce à la collecte de nombreuses données, de réaliser des statistiques précises sur les athlètes, en vue de les faire progresser.

La compréhension et l’interprétation de ces éléments concrets visent à améliorer les séances d’entraînement et à développer une démarche de travail spécifique et ciblée. Un enjeu de taille quand on sait que les sportifs sont souvent départagés à une fraction de seconde près.

Cette méthode qui fait ses preuves est devenue indispensable car elle permet de se baser sur des notions scientifiques pour mettre en évidence des axes de progression. Quand le problème est détecté, il est plus facile de le résoudre.

Les technologies permettent aujourd’hui de disposer de données très variées, en temps réel. Les capteurs que portent les sportifs sur eux transmettent instantanément les informations, traitées par des logiciels d’analyse des performances.

Il existe des t-shirts, des raquettes, ou encore des casques intelligents intégrant ces capteurs.

Selon les sports, les besoins sont étudiés au cas par cas. Par exemple, un casque spécial rugbyman analyse également la violence des coups pour signaler les risques de blessures à la tête.

C’est une technologie précieuse.

L’entraîneur peut compter sur ces outils innovants qui constituent un remarquable atout pour atteindre l’objectif ultime. Le coach est capable de constater en temps réel l’état de fatigue de ses joueurs pendant un match de foot par exemple. Ces données peuvent se révéler décisives quand on doit procéder aux changements sur le terrain ou adapter sa stratégie de jeu dans l’urgence.

Analyser les données de ses performances sportives pour progresser. Les nouvelles technologies accompagnent tous les sportifs, professionnels ou amateurs.

Les objets connectés pour les sportifs amateurs

Vous ne savez pas calculer un pourcentage ou résoudre une équation ?

Plus besoin d’apprendre les mathématiques avant de vous mettre au footing parce les objets connectés vont vous donner de nombreuses informations statistiques :

  • rythme cardiaque,
  • vitesse moyenne,
  • distance parcourue,
  • calories brûlés…

Vous pourrez ainsi facilement comparer vos séances pour vous entraîner plus efficacement et acquérir les bons réflexes. Un outil très pratique pour quantifier le progrès réalisé et porter un regard nouveau sur la pratique sportive.

Avec leur côté ludique, les applications et autres montres, bracelets ou encore bandeaux connectés passent parfois pour des gadgets de geek.

Pourtant ces accessoires high-tech permettent d’envisager le sport autrement. En comparant l’évolution de ses résultats, on gagne en motivation, on se fixe des objectifs progressifs et on maîtrise enfin seul ses séances d’entrainement. L’apprentissage d’une nouvelle discipline sportive devient accessible.

Le boom des Fantasy Leagues

Les moins sportifs opteront sans doute pour le sport virtuel avec les Fantasy Leagues. Les fans de sports collectifs trouvent leur bonheur dans ces ligues sportives virtuelles.

La formule est simple : le joueur entraîne son équipe, qui évolue dans un championnat en ligne interactif. Il dispose d’un budget, compose son équipe, dispute des matchs et gagne des points en fonction des résultats.

Les données mathématiques s’invitent dans les jeux de sport en ligne. Gérez votre propre équipe virtuelle comme un entraîneur professionnel en exploitant les statistiques de vos joueurs.

Comment apprendre à manager une équipe ?

Avec les Fantasy League, le joueur apprend à tout maîtriser. Il consulte les statistiques pour prendre les bonnes décisions, en tentant de ne négliger aucun facteur, tout en s’amusant !

Il a la possibilité de déterminer selon quelle probabilité un joueur va évoluer, de négocier les transferts… Comme dans les vrais clubs de foot, de rugby ou tout autre sport.

Selon la Fantasy Sports Trade Association (FSTA), en 2013, ce sont 33,5 millions d’Américains qui ont joué à des Fantasy Leagues. C’est un véritable phénomène de société.

Les mathématiques ont donc véritablement investi le domaine du sport à tous les niveaux. Les chercheurs se penchent de plus en plus sur la résolution de problématiques liées au sport.

Cette approche relativement nouvelle offre de belles perspectives de multiplier les chances de réussite, même si en parallèle, ce sont avant tout les qualités physiques des sportifs et leur capacité à maîtriser leur mental qui nous offrent les meilleurs moments de sport !

Laissons le dernier mot à Pierre de Coubertin :

Le sport va chercher la peur pour la dominer, la fatigue pour en triompher, la difficulté pour la vaincre.

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Julie
Curieuse, parfois rêveuse, j'aime l'exotisme et la nouveauté. Et pour moi, transmettre c'est aussi écrire. Les mots, une grande passion !

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