Polygone de Sustentation

Voici le GROS mot n°1 – Comment expliquer à un enfant ce qu’est un polygone de sustentation et le familiariser avec son centre de gravité.

Application transverse en éducation physique et sportive en primaire : Travail sur les équilibres du corps.

Les termes employés semblent difficiles mais sous forme de jeu, ils seront facilement mémorisés, le plus important est d’avoir les notions d’appui, de centre de gravité et d’équilibre.

Définition

…on appelle surface de sustentation, également polygone de sustentation, la surface sur laquelle la projection orthogonale du centre de gravité d’un solide sur le sol, ou sur un support, doit se trouver pour garantir l’équilibre.

Source Wikipédia

Bon, du coup il faut aussi définir les mots en bleu… ou alors, j’explique par l’exemple.

Les objets posés sur le sol ont une surface entre leurs points d’appui (les pieds); Cette surface est par exemple ce qu’on pourrait colorier si on reliait les pieds d’une chaise (ou table)

Une chaise

Ceci est une … chaise, c’est un solide comme dans la définition.

Une chaise et son polygone de sustentation colorié entre ses 4 pieds

Maintenant, jouons un peu avec cette chaise.

Relions les 4 pieds puis colorions, allez en vert, pourquoi-pas.

Nous faisons apparaitre le polygone de sustentation !

Centre de gravité de la chaise

Le centre de gravité, c’est le point d’équilibre du solide, donc de notre chaise. Il se situe ici :

C’est l’endroit par lequel on peut porter la chaise sans qu’elle ne bascule ni en avant/arrière ni sur le coté.

Sur un être humain, ce centre de gravité se situe quelque part derrière le nombril, vous verrez, c’est important pour la suite…

Projection orthogonale du centre de gravité de la chaise
Chaise en équilibre

La projection orthogonale est le point au sol à la verticale sous le centre de gravité

C’est le point bleu. Au final, si par magie on transformait la chaise en un spaghetti debout, il serait posé sur le point bleu. La force de gravité globale de la chaise tient en ce point.

Si le point bleu est dans notre polygone de sustentation en vert, alors la chaise est en équilibre, stable.

Jouons avec le centre de gravité

Avec ce que nous avons appris, nous allons pouvoir nous amuser à trouver pourquoi une chaise bascule.

Chaise en appui sur un pied.
Projection du centre de gravité hors du polygone de sustentation

Ici, j’ai mis ma chaise sur une patte.

Conséquence, le polygone de sustentation est riquiqui, juste sous LA patte posée. Les chances que le point bleu soit en dehors est alors très grand. Et si le centre de gravité ne se projette pas dans le polygone de sustentation, la chaise bascule. Essayez, une chaise tient très très mal sur une patte !

Et même si on finit par trouver l’équilibre, il est fragile et la moindre pichenette fait basculer la chaise.

En conclusion : Plus le polygone de sustentation est grand, plus l’objet est en équilibre et inversement.

Mais puis-je avoir un déséquilibre avec mon grand polygone ?

Chaise sur un plan incliné

Ici, je retrouve un grand polygone

Mais il n’est pas sur un sol horizontal, le centre de gravité se projette en dehors ( le point bleu hors de la zone verte) et donc, la chaise bascule.

Il est impératif que le point bleu reste dans la zone verte ! Sinon, patatras !

Comment tester par soi même cette histoire de gravité et de polygone de sustentation ?

Rappel, ton centre de gravité est derrière ton nombril. Ton polygone de sustentation est entre tes pieds. Alors testes ceci :

La stabilité

Essaye de sentir ton équilibre les jambes serrées puis écartées. Dans quel cas te sens-tu le plus stable ?

Avec les jambes écartées, c’est sur, car dans ce cas, tu augmente ton polygone de sustentation. Plus il est grand, plus tu es stable.

L’équilibre

Essaye maintenant debout les pieds serrés … puis déplace le haut de ton corps en avant, arrière et sur les cotés. Fais bien attention de sentir à quel moment ton corps bascule : lorsque ton nombril n’est plus au dessus de tes points d’appuis.

Notre personnage a bien son centre de gravité au dessus du polygone de sustentation : il est en équilibre stable.

Puis il se penche, atteint la limite du polygone de sustentation, il est alors encore en équilibre mais instable

Il se penche encore un peu et patatras, il tombe !!!

Essaye toi même (sans te faire mal 😁)

Joue avec ta stabilité

Ils sont tous stables mais pas de la même façon. Les 2 premiers ont les jambes serrées, leur polygone de sustentation est petit, ils doivent être bien droits. Le premier est plus stable car il colle son plateau contre son centre de gravité. Le 2ème doit faire un effort pour tenir son plateau et garder l’équilibre.

Le 3ème a écarté les jambes, il a donc un polygone de sustentation plus grand. Quelque chose dont je n’ai pas encore parlé, il abaisse son centre de gravité en pliant les jambes. Plus le centre de gravité est bas, plus on grandit la stabilité. C’est l’histoire du culbuto, lourd en bas, léger en haut, sa stabilité est bien debout même si on le bouscule.

Du coup, notre personnage peut porter son plateau à bout de bras, il reste stable. C’est d’ailleurs la position des sports de combat, c’est pas pour rien ! Lorsque tu iras au Karaté ou au Taekwendo, observes cette position.

Joue avec ton équilibre

Et maintenant, on va compliquer l’exercice :

Si tu as essayé ces positions, tu vois bien que

  • Moins le polygone de sustentation est grand, moins l’équilibre est facile
  • Pour t’équilibrer, tu vas étendre les bras ou une jambe : Le centre de gravité « bouge » en fonction de ta position
  • Pour ne pas tomber, tu sens que ton centre de gravité doit être au dessus de tes points d’appui
Ninja

Alors, exerce-toi et deviens un Ninja !

Finalement, c’est un gros mot pas si compliqué à comprendre.

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