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Printemps-talons: concept qui pourrait voir la fusée Usain Bolt à 50 mph | Science

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Un engin portable à base de ressort qui s’attache aux jambes a le potentiel d’augmenter la vitesse de course humaine de 50%, selon les chercheurs qui espèrent construire le premier prototype au cours de la prochaine année.

Les scientifiques ont inventé le concept après que les modèles informatiques ont montré qu’il était possible d’augmenter considérablement la quantité d’énergie que les gens mettent dans chaque étape de course en leur permettant de faire du travail lorsque leurs pieds sont en l’air.

Le dispositif, qui conduit à ce que les chercheurs admettent être un «moyen de course non conventionnel», pourrait ouvrir la voie à un nouveau sport olympique, selon eux, et être adopté par les forces de police et les équipes de secours. Selon les calculs des scientifiques, si Usain Bolt maîtrisait l’engin, sa vitesse de pointe passerait de 27,8 mph à près de 50 mph.

«Nous voulions voir ce que la physique permet et l’explorer davantage en développant un appareil», a déclaré David Braun, un ingénieur qui travaille sur l’augmentation humaine à l’Université Vanderbilt à Nashville, Tennessee.

«Cela nous montre jusqu’où nous pouvons repousser les limites et sur quelles caractéristiques clés nous devons nous concentrer pour développer la nouvelle technologie.»

Braun a eu l’idée après avoir étudié la mécanique de la course à pied et du cyclisme. Alors que la vitesse de course humaine la plus rapide sur le plat est proche de 28 mph, la vitesse de cyclisme maximale équivalente est plus proche de 50 mph. Une grande partie de la différence est due au fait que les vélos sont en contact avec le sol tout le temps et au mécanisme de pédalage qui permet au cycliste de se déplacer constamment.

« Lorsque vous regardez la course record mondiale, le pied n’est au sol que 20% du temps, donc pendant 80% du temps, il est dans l’air et ne fournit aucune énergie pour le mouvement », a déclaré Braun.

Illustration: Amanda Sutrisno et David J. Braun / Université Vanderbilt

Ce qui est nécessaire, rapporte-t-il dans Science Advances, est un moyen pour les coureurs de travailler lorsque leurs pieds ne sont pas au sol.

Braun et ses collègues ont utilisé des modèles informatiques pour tester un certain nombre de dispositifs théoriques qui tenaient compte de la résistance à l’air, de la limite de puissance de la jambe humaine et de l’énergie perdue lorsque le pied heurte le sol. Ils ont conclu qu’un appareil à ressort qui s’attachait aux jambes pouvait donner aux coureurs le coup de pouce qu’ils recherchaient.

Le principe de l’appareil est de stocker l’énergie en comprimant un ressort lorsque le coureur soulève et plie sa jambe arrière avant de le faire basculer vers l’avant. Lorsque la jambe avance, le ressort est verrouillé et reste comprimé jusqu’à ce que le pied touche le sol. C’est seulement alors que l’énergie est libérée pour propulser le coureur vers l’avant.

« Cela permet aux coureurs de travailler pendant la phase aérienne du mouvement de course », a déclaré Braun. « C’est la clé pour emprunter les avantages du vélo et les utiliser dans la course. »

Une deuxième exigence est que les ressorts soient « programmables » afin que la rigidité puisse être augmentée lorsque le patin prend de la vitesse. Cela peut être fait avec un mécanisme qui raccourcit régulièrement la quantité de ressort pouvant être compressée, car les ressorts plus courts sont plus rigides que les plus longs.

L’effet, a déclaré Braun, est comparable aux vitesses d’un vélo qui sont commutées lorsque le cycliste roule plus vite.

Tout comme le patinage sur glace et le cyclisme prennent du temps à saisir, l’engin final pourrait également nécessiter une certaine maîtrise, admettent les chercheurs.

Et bien que Braun espère avoir un modèle de démonstration terminé dans un an, il faudra peut-être plusieurs années de développement pour atteindre son plein potentiel.

« Au début, il ressemblera à un exosquelette, mais dans les étapes ultérieures, nous espérons qu’il ressemblera à une chaussure », a-t-il déclaré. «C’est une chose de construire un prototype mais c’est une autre pour le miniaturiser.»

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