Pourquoi le record du monde de saut à la perche s'explique par la physique?

Après de longues années où Sergueï Bubka a trôné sur le toit du monde, Renaud Lavillenie a battu le record du monde de saut à la perche le 15 février 2014 en franchissant 6m16.

Pour une course d'élan donnée, il y a une hauteur théorique limite que le perchiste peut franchir.

La raison est simple car le saut à la perche n'est qu'une histoire de conversion d'énergie.

Le perchiste débute sa course d'élan avec une vitesse nulle et atteint une vitesse V juste avant de plier sa perche. Il acquiert ainsi au cours de sa course d'élan de l'énergie cinétique.

Lorsque la perche se plie, l'énergie cinétique du perchiste se convertit en énergie de flexion de la perche qui la restitue sous forme d'énergie potentielle de pesanteur au perchiste lui permettant de s'élever dans les airs à une hauteur H.

Il y a donc deux conversion d'énergie:

• l'énergie cinétique du perchiste est convertie en énergie de flexion de la perche,

• l'énergie de flexion de la perche est restituée au perchiste sous forme d'énergie potentielle de pesanteur.

A titre d'idée, si la conversion était parfaite, avec une vitesse se maximale V=10m/s la hauteur maximale que l'on puisse atteindre est H=5m10.

Scandale me direz-vous, c'est trop faible!

Vous avez en partie raison! Et pour le comprendre, il faut savoir que cette conversion d'énergie s'applique à un point, le centre de gravité du perchiste. Disons pour simplifier que le perchiste mesure 1m80 et que son centre de gravité se situe à mi-hauteur du sportif, soit 90 cm. La hauteur par rapport au sol que peut donc atteindre le centre d'inertie du perchiste est de 5m10 + 0m90=6m. (En vrai il est plus proche du nombril, donc vous pouvez rajouter 10-20 cm)

Nous sommes proches de la réalité, et l'écart s'explique par deux points:

• lorsqu'il est au sommet de sa trajectoire, le perchiste se donne une impulsion supplémentaire et se "tort" pour passer par dessus la barre. Or, quand il se contorsionne, le perchiste voit son centre de gravité (G) situé plus bas que la hauteur réelle de la perche.

• Les deux conversions d'énergie ne sont pas parfaites, il y a des pertes, d'autant plus faibles que la perche est rigide.

Pour résumer, en tenant compte de ce qu'on gagne en se contorsionnant et ce qu'on perd par le fait qu'il y a des pertes de conversion d'énergie au niveau de la perche, nous sommes autour d'une hauteur maximale de 6m20. Il semble que ce record de hauteur de saut sera difficile à battre dans le futur... du moins de manière significative...