Plateformes de force 101: Qu'est-ce que c'est et pourquoi les utilise-t-on?

À propos de l'auteure

Jo Clubb est la fondatrice et consultante en sciences du sport chez Global Performance Insights, une entreprise qui fournit un accompagnement en sciences du sport aux équipes professionnelles, aux athlètes, aux praticiens et aux entreprises de technologies sportives du monde entier.

Forte de son expérience dans le domaine de la haute performance, notamment en Premier League, NHL, NFL et bien d'autres, elle partage ses connaissances en sciences du sport à travers son blog, sa chaîne YouTube, ainsi que des publications scientifiques et des manuels.

Dans cet article, Jo explore ce que sont les plateformes de force et comment fonctionne la technologie ForceDecks de VALD.

L'évolution de la technologie des plateformes de force

Au début de leur commercialisation, les plateformes de force étaient grandes, encombrantes et nécessitaient une analyse manuelle pour transformer les données brutes collectées. Leur utilisation était donc limitée aux laboratoires de biomécanique. Cependant, elles ont depuis évolué vers des versions portables avec une analyse de plus en plus automatisée, comme le système ForceDecks Dual Force Plate de VALD. Cette évolution les a rendues accessibles pour une utilisation quotidienne dans divers environnements liés à la santé et au sport, dépassant ainsi le cadre des laboratoires spécialisés.

Les plateformes de force ont évolué vers des versions portables avec une analyse de plus en plus automatisée… Cette progression les a rendues accessibles pour une utilisation quotidienne dans divers environnements liés à la santé et au sport.

Comment fonctionnent les plateformes de force

Une plateforme de force est une surface équipée de capteurs, généralement piézoélectriques ou à jauges de contrainte. Ces capteurs mesurent la force de réaction au sol (GRF - Ground Reaction Force) exercée par une personne réalisant différentes actions dessus, comme se tenir debout, marcher, sauter ou courir​​​​.

Dans le système ForceDecks, les jauges de contrainte situées dans les cellules de charge de la plateforme mesurent le stress, qui est proportionnel à la force appliquée. Ces forces sont enregistrées au fur et à mesure que l’individu interagit avec le sol, conformément aux lois du mouvement de Newton​​.

Un coup d'œil à l'intérieur des ForceDecks, montrant comment les quatre capteurs de chaque plaque sont disposés pour mesurer la force appliquée au sommet de la plaque.

La troisième loi de Newton, dite de l'Action et de la Réaction, stipule que pour chaque action (force) exercée dans la nature, il existe une réaction égale et opposée. Ainsi, lorsqu'un individu est immobile, la force de réaction au sol (GRF) correspond à son poids corporel.

Lorsqu’il est en mouvement, la GRF varie en fonction de la force qu’il applique pour s’accélérer, conformément à la deuxième loi de Newton. La force est mesurée en newtons (N), où 1N correspond à la force nécessaire pour accélérer un objet d’une masse de 1 kilogramme à raison de 1 mètre par seconde au carré (soit 1 m/s²).

La troisième loi de Newton en action - une jauge de contrainte à l'intérieur d'un capteur de force utilisé pour mesurer la force appliquée sur la plaque supérieure.

La courbe force-temps 

Le logiciel ForceDecks visualise la force de réaction au sol (GRF) verticale tout au long du mouvement, créant ainsi la courbe force-temps. Ces données sont analysées pour calculer d'autres paramètres, notamment la vitesse, la puissance et le déplacement.

Prenons l’exemple de la courbe force-temps d’un test couramment réalisé sur plateforme de force : le Countermovement Jump (CMJ). Le CMJ évalue la capacité de saut vertical, en commençant par une flexion descendante suivie d’un saut aussi haut que possible. Ces tests sont réalisés avec les mains sur les hanches afin de minimiser l'implication du haut du corps.

À l’inverse, un CMJ réalisé avec l'usage des bras est appelé saut d'Abalakov. Plus d’informations sur les protocoles de test du CMJ et du saut d’Abalakov, ainsi que sur une vaste bibliothèque d’autres tests, sont disponibles sur la Base de Connaissances VALD.

Courbe force-temps typique d'un test courant sur plaque de force : le CMJ, avec le mouvement corrélé associé à la trace de la force et aux phases du mouvement.

Une courbe force-temps typique pour un test courant sur plateforme de force : le CMJ, avec le mouvement correspondant associé à la trace de force et aux différentes phases du mouvement.

Dans le logiciel ForceDecks, la force de réaction au sol (GRF) verticale totale est représentée par une ligne grise. De plus, comme ForceDecks est un système à double plateforme, utilisant deux plaques distinctes (une pour chaque côté), la GRF gauche est affichée en bleu, tandis que la GRF droite est en orange.

Cela permet une évaluation continue de la symétrie ou de l’asymétrie entre les côtés gauche et droit tout au long du saut.

Les trois traces de force affichées dans l'application ForceDecks, représentant la force gauche (bleu), la force droite (orange) et la force totale (gris). (orange) et la force totale (gris).

Les trois courbes de force affichées dans l’application ForceDecks représentent la force gauche (bleu), droite (orange) et totale (gris).

Cela permet une évaluation continue de la symétrie ou de l’asymétrie entre les côtés gauche et droit tout au long du saut.

Une courbe accélération-temps est dérivée des données de force, en appliquant la relation force = masse × accélération. À partir de cette courbe, la vitesse du centre de masse est calculée en intégrant l’accélération par rapport au temps.

Une fois les courbes force-temps et vitesse-temps obtenues, il est également possible de dériver une courbe puissance-temps (puisque puissance = force × vitesse).

Ainsi, une multitude de variables liées à la force, la vitesse, la puissance et la symétrie sont calculées pour les différentes phases du saut (concentrique, excentrique et réception), ainsi que pour des points spécifiques du mouvement.

Principaux points de repère d'une trace de force produite à partir d'un CMJ typique effectué sur les ForceDecks.

Principales considérations relatives à l'utilisation des plaques de force

Points clés d'une trace de force produite par un CMJ typique effectué sur ForceDecks. Points à considérer pour l’utilisation des plateformes de force.

Une utilisation appropriée et une configuration constante des plateformes de force sont essentielles pour collecter des données valides et fiables. Voici les facteurs clés à prendre en compte:

• Spécifications techniques: Le logiciel ForceDecks est compatible avec diverses technologies de plateformes de force. Assurez-vous que les plateformes de force possèdent une capacité de charge suffisante (force maximale que le matériel peut tolérer) et une fréquence d'échantillonnage adéquate (le nombre de fois par seconde où une donnée est mesurée) en fonction de votre population et de vos applications. Plus d'informations sur ces spécifications peuvent être trouvées.
• Mobilité et installation: La technologie ForceDecks est portable, ce qui la rend idéale pour les différents environnements, tels que les camps de pré-saison, les matchs à l'extérieur ou les cliniques. Toutefois, le matériel doit être installé dans un endroit approprié à chaque utilisation, avec une surface solide et uniforme en dessous.
• Calibration: Une calibration standard en usine signifie que les plateformes ne nécessitent pas de calibrage régulier sur le terrain. Cependant, les utilisateurs doivent vérifier que les plateformes sont correctement configurées et qu'elles mesurent la force de manière précise. Cela peut être vérifié en mesurant une charge connue (d’au moins 50 kg/100 lb), bien qu'il y ait également une variation dans les plaques de poids standard.
• Cohérence de la collecte: Bien qu'il soit difficile de contrôler les facteurs externes dans les environnements sportifs ou cliniques, il est crucial de maintenir des routines cohérentes, des horaires de tests réguliers et des échauffements identiques.
• Protocole de test: Utilisez un protocole de test constant pour garantir la répétabilité des essais, que ce soit pour des essais multiples, des individus différents ou sur plusieurs jours. VALD propose une vaste bibliothèque de protocoles de test dans sa Base de Connaissances.
• Période de pré-saut stable: Bien que cela fasse partie du protocole de test, c’est un point tellement important qu’il mérite d’être souligné seul ! La mesure précise de la masse corporelle avant le saut est cruciale pour les analyses ultérieures. Assurez-vous que cela soit exact en demandant à la personne de rester immobile juste avant le saut.

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Sélection des tests de plaques de force

De manière générale, les plates-formes de force sont largement utilisées pour le diagnostic de la force et de la puissance dans le domaine du sport. Dans le secteur de la santé, elles aident à l’analyse clinique de la rééducation et du mouvement, ce qui est également une application courante dans les sports professionnels.

Les plateformes de force sont utilisées de manière étendue pour les diagnostics de force et de puissance dans les sports. En soins de santé, elles assistent dans les analyses cliniques de rééducation et de mouvement, une application également courante dans les sports professionnels.

VALD classe les tests de ForceDecks en quatre catégories: Sauts, Fonctionnels, Équilibre, et Isométriques. La plupart des tests dans ces catégories bénéficient également de la fonction de détection automatique de VALD, qui utilise des techniques statistiques avancées pour identifier automatiquement le test effectué en fonction de la courbe force-temps.

Applications des tests sur plateformes de force

Ces tests peuvent fournir des informations sur les capacités athlétiques d'un individu, la génération de force, l’état de fatigue, les progrès en rééducation et en retour au jeu, ainsi que les asymétries gauche-droite. Il est important de garder ces applications à l'esprit lors du choix des tests à inclure dans une batterie d’évaluations (c’est-à-dire commencer avec l’objectif final en tête). Nous devons respecter le temps et les capacités de nos athlètes et clients, c’est pourquoi la sélection des tests doit maximiser la valeur tout en minimisant les charges inutiles.

Le CMJ, comme décrit précédemment, offre une évaluation presque maximale de la capacité de puissance musculaire du bas du corps. Cependant, il existe une gamme d'autres capacités qui peuvent intéresser les scientifiques du sport et les cliniciens, en fonction du sport/population, de la période de la saison et de l'historique des blessures.

Par exemple, Sasha Birge, thérapeute physique chez VALD, a décrit le Plyometric Continuum et comment différents tests ForceDecks peuvent être utilisés pour évaluer la capacité du corps à stocker et libérer de l'énergie élastique, allant d'une évaluation de squat à un saut de chute.

Les applications des plateformes de force vont au-delà des seuls sauts. Les recherches croissantes sur l'entraînement isométrique pour le développement de la force ont simultanément accru l’intérêt pour les évaluations isométriques. Le tirage isométrique de la cuisse (IMTP), expliqué dans notre série VALD Athlete Testing sur YouTube, fournit une évaluation sûre et efficace de la force maximale. Cette méthode est désormais utilisée plus fréquemment que les tests de force maximale, qui sont plus exigeants et chronophages.

Évaluation de la force spécifique à la course et perspectives futures des plateformes de force

Bien que l'IMTP présente une évaluation globale et complète de la force corporelle, il peut également être utile de se concentrer sur des évaluations multijointes, telles que l'évaluation isométrique spécifique à la course d'Alex Natera. Ce programme cherche à répondre à la question suivante : "Les athlètes blessés en retour au sport sont-ils 'suffisamment forts' pour courir rapidement ?" Alex a détaillé comment il intègre la technologie ForceDecks de VALD dans ce processus.

La technologie ForceDecks de VALD offre des aperçus sur les dynamiques complexes du mouvement humain. Son évolution vers un dispositif polyvalent et pratique souligne son importance dans la compréhension et l'amélioration de la performance et de la santé humaines. À mesure que la technologie continue d’évoluer, les applications potentielles des plateformes de force ne feront que se développer, offrant des aperçus encore plus profonds sur la mécanique du mouvement.

À mesure que la technologie continue d’évoluer, les applications potentielles des plateformes de force ne feront que se développer, offrant des aperçus encore plus profonds sur la mécanique du mouvement.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière d’intégrer la technologie de mesure humaine VALD dans votre organisation pour améliorer l'engagement de vos clients, n’hésitez pas à nous contacter ici.