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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-27584
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2758/


Mornieux , Guillaume

Nouvelles méthodes de mesure de l'efficacité de pédalage : application à l'étude des facteurs biomécaniques du rendement musculaire en cyclisme

New measurement methods of pedalling effectiveness : analysis of the biomechanical parameters affecting muscular efficiency in cycling

Neue Methoden zur Messung des Wirkungsgrades: Beziehung zwischen mechanische Wirkungsgrad und Muskuläre Efficiency im Radfahren.

Dokument1.pdf (3.235 KB) (md5sum: 68add2d768bca2c738464527a1f57cb0)

Kurzfassung in Französisch

Le travail de thèse présenté dans ce mémoire visait à proposer et valider de nouvelles méthodes de mesure de l’efficacité de pédalage afin de pouvoir analyser les facteurs biomécaniques du rendement musculaire en cyclisme.

L’ETUDE I a proposé une nouvelle méthode de mesure de l’efficacité de pédalage se basant sur la mesure des forces appliquées sur les pédales à partir de la fixation d’un ergo-cycle sur une plate-forme de forces. Cette méthode, validée en conditions statique et dynamique, permet une mesure des forces en 3D appliquées sur les pédales en conservant les propriétés mécaniques des pédales. De plus, elle présente l’avantage de rendre accessible cette mesure à de nombreux laboratoires du fait de la simplicité des outils de mesure utilisés.

L’ETUDE II a proposé une seconde méthodologie de mesure de l’efficacité de pédalage se basant sur la mesure des forces tangentielles et radiales appliquées sur les pédales selon le principe de Hall. Cette méthode a été validée en laboratoire par le biais de mesures statique et dynamique. Elle présente comme principaux avantages, de permettre la mesure des forces appliquées sur les pédales en laboratoire et sur le terrain, de permettre la fixation de tous les types de pédale et enfin de fournir une mesure simple et valide de la puissance.

L’ETUDE III a permis ensuite d’analyser la relation entre l’efficacité de pédalage, mesurée au moyen de la première méthode, et le rendement musculaire. Cette étude met en évidence que les différences inter-individuelles d’efficacité de pédalage, lorsque celles-ci sont calculées sur la phase descendante de la pédale, expliquent les variations de rendement musculaire observées entre les cyclistes à une puissance et une cadence de pédalage données. Cependant, l’atteinte d’un meilleur rendement musculaire lors de l’augmentation de la puissance est due à une amélioration de l’efficacité de pédalage lors de la phase ascendante de la pédale.

L’ETUDE IV avait pour objectif de déterminer si le niveau d’expertise et le lien pied-pédale influençaient la performance. Au regard de cette étude, il n’est pas totalement évident que le niveau d’expertise influence la performance, même si les cyclistes élites présentaient un meilleur rendement brut. L’utilisation de pédales automatiques semble quant à elle ne pas avoir d’influence ni sur la technique de pédalage ni sur le rendement musculaire. Cependant, l’utilisation d’un feedback, afin de tirer sur la pédale en phase ascendante, permet aux cyclistes loisirs d’améliorer leur efficacité de pédalage sans nuire à leur rendement musculaire. Malheureusement, tirer sur la pédale altère le rendement musculaire chez des cyclistes élites dont le pattern de pédalage est trop ancré et donc trop sensible aux variations.

En conclusion, l’utilisation de nouvelles méthodes de mesure des forces appliquées sur les pédales a permis de mettre en évidence que l’efficacité de pédalage est un facteur mécanique de la performance, étant donné qu’elle influence le rendement musculaire. De plus, si le lien pied-pédale ne semble pas influencer la performance, la technique du feedback offre des perspectives de recherche étant donné son impact sur la performance chez les cyclistes loisirs.


Kurzfassung in Englisch

The purpose of this dissertation was to develop and validate new methods for measurement of the pedalling effectiveness in order to investigate the biomechanical factors affecting muscular efficiency in cycling.

STUDY I proposed a new methodology based on pedal forces measurement thanks to an ergocycle fixed on a force platform. This method was validated in static and dynamic situations and allows 3D pedal forces without any alteration of the mechanical properties of the pedals. Moreover, this method is available for many laboratories as simple tools are used.

Study II also proposed a new methodology to measure pedalling effectiveness using the Hall effect as principle for the determination of the effective and radial pedal forces. This method was also validated in static and dynamic situations. The main advantages are that measurements could be performed in laboratory as well as in field conditions, that all kind of pedals could be screwed in, and that a simple and valid power output measurement could be provided.

Study III shows the relationship between the pedalling effectiveness and the muscular efficiency. Indeed the inter-individual variations in effectiveness calculated over the downstroke phase partly explain differences in muscular efficiency observed between subjects for a given power output and cadence. However, a greater muscular efficiency is achieved when power output increases thanks to a better pedalling effectiveness observed during the upstroke phase.

Study IV looked at the influence of cycling experience and shoe-pedal interface on performance. So even if elite riders presented a higher brut gross efficiency, there was no evidence for a better pedalling pattern. Using clipless did not improve either the pedalling pattern or the muscular efficiency. However, using a feedback tool allowed recreational cyclists to pull up during the upstroke and therefore improve their pedalling pattern without impairment of the muscular efficiency. However, this was not the case for elite riders who decreased their muscular efficiency likely due to the fact that their pedalling pattern, that has been defined for many years of training, was to sensitive to such an alteration.

In conclusion, these new methods allowed to highlight the relationship between pedalling effectiveness and muscular efficiency. Then even if cycling experience or shoe-pedal interface seem not having an effect on the pedalling pattern, the feedback technic presents some interesting aspects regarding the results on the recreational riders.


SWD-Schlagwörter: Biomechanische , Radfahren , Wirkungsgrad , Muskuläre Efficiency , Feedback
Freie Schlagwörter (englisch): biomechanik , cycling , effectiveness , muscular efficiency, feedback
Institut: Institut für Sport und Sportwissenschaft
Fakultät: Wirtschafts- und Verhaltenswissenschaftliche Fakultät
DDC-Sachgruppe: Freizeitgestaltung, Darstellende Kunst
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Hautier, Christophe (Dr); Grappe, Frédéric (Dr.)
Sprache: Mehrsprachig
Tag der mündlichen Prüfung: 12.12.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 17.01.2007
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