Le sport et la science : une combinaison gagnante

 

- Ottawa, Ontario

Un centième de seconde. Voilà qui, aux Jeux olympiques, suffit à faire la différence entre l'or et l'argent, voire même ne pas grimper sur le podium.

Une équipe entière d'entraîneurs et de professionnels de la santé épaule les Olympiens dans l'espoir qu'ils décrochent la médaille par excellence du monde sportif. Ajoutez la science et la technologie au mélange et la donne n'est plus la même.

La collaboration du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) avec les athlètes canadiens ne date pas d'hier. Grâce au CNRC, ces derniers réussissent à se surpasser lors des compétitions sportives internationales, notamment les Jeux olympiques d'hiver et d'été, mais aussi les Jeux paralympiques. Depuis 50 ans, les chercheurs du CNRC aident les athlètes de nombreuses disciplines sportives à tester leur équipement et à optimiser l'aérodynamisme de leur posture afin qu'ils rendent leur technique plus efficace et gagnent en vitesse.

La science de l'or — 50 ans, 16 sports

Les travaux du CNRC ont permis d'améliorer scientifiquement la performance des athlètes olympiques et paralympiques canadiens en :

  • Biathlon
  • Bobsleigh
  • Cyclisme
  • Kayak
  • Luge
  • Paracyclisme
  • Patinage de vitesse - courte piste
  • Patinage de vitesse - longue piste
  • Saut à ski
  • Skeleton
  • Ski alpin
  • Ski cross
  • Ski de fond
  • Ski para-alpin
  • Snowboard
  • Sports en fauteuil roulant

L'agente de recherches et spécialiste en aérodynamique des sports Annick D'Auteuil prête main-forte aux athlètes olympiques depuis 2005 en leur permettant d'affiner leur technique et d'exploiter au maximum leur équipement et leurs vêtements. « Nos installations et nos experts comptent parmi les meilleurs au monde. Ils permettent des essais à haute performance dans maintes disciplines, aussi bien en aérodynamique que dans la science de la glace et les matériaux de pointe, affirme-t-elle. C'est ce qui fait du CNRC le partenaire rêvé. »

Là où tout a commencé...

Sachant déjà comment le vent affecte les structures comme les aéronefs, les ponts, les bâtiments et les véhicules, les scientifiques du CNRC ont cherché à en savoir plus sur la traînée aérodynamique et ses effets sur la performance des athlètes.

L'intérêt du CNRC pour l'aérodynamique des sports remonte à la fin des années 1960 et à la skieuse Betsy Clifford qui, par la suite, a mis le circuit de la Coupe mondiale sens dessus dessous en engrangeant des victoires à répétition, au début des années 1970.

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Betsy Clifford dans la soufflerie de 2 m × 3 m du CNRC

 

À la fin des années 1970 et 1980, les Crazy Canucks (Jim Hunter, Dave Irwin, Dave Murray, Steve Podborski et Ken Read) se rendaient régulièrement à la soufflerie eux aussi. Ces visites portèrent des fruits, puisque l'équipe réussit à mettre le ski alpin sur la carte pour le Canada, quand Podborski décrocha la médaille de bronze aux Jeux de 1980 et que les Crazy Canucks remportèrent plusieurs victoires dans le cadre de la Coupe mondiale.

La science de l'aérodynamique

Pourquoi se tourner vers la science? Dans beaucoup de sports, la victoire repose à la fois sur la vitesse et le talent. « Quand la vitesse augmente, l'athlète doit déployer plus d'énergie et de force pour repousser l'air, explique Mme D'Auteuil. C'est ce que l'on appelle la traînée aérodynamique. »

La soufflerie de deux mètres sur trois mètres du CNRC engendre des vents qui soufflent jusqu'à 400 kilomètres à l'heure (km/h). Ainsi, les chercheurs peuvent effectuer des essais à la vitesse qui convient aux athlètes, soit de 35 à 65 km/h pour le patinage de vitesse et jusqu'à 130 km/h pour le ski alpin. Les athlètes obtiennent aussi des données en temps réel sur leur posture. En effet, un moniteur installé au sol, face à l'athlète, affiche la traînée en temps réel, c'est-à-dire la principale force qui lui fait obstacle. Il peut donc se concentrer entièrement sur la manière dont sa position change l'aérodynamisme. Ensuite, une batterie de tests structurés lui fournira les données qui le renseigneront sur la posture, l'équipement et l'habillement idéaux. Une épaule un peu trop arrondie, la forme du casque, la texture du tissu elle-même ont parfois leur importance.

Au service d'une foule de sports

« Durant la période qui a précédé les Jeux olympiques d'hiver de Calgary, nous avons travaillé avec les équipes canadiennes de saut en ski et de bobsleigh, ainsi qu'avec des athlètes paralympiques pour qu'ils améliorent leurs résultats », reprend Mme D'Auteuil. Rick Hansen, détenteur de nombreuses médailles paralympiques, mieux connu sous le sobriquet d'« homme en mouvement », s'est lui aussi rendu à la soufflerie durant cette période pour vérifier l'aérodynamisme de son fauteuil roulant. Parallèlement, les spécialistes en matériaux du CNRC ont commencé à aider l'équipe de bobsleigh en appliquant des techniques laser aux patins de leur traîneau pour en accroître la rapidité, ainsi qu'en réduire l'usure et la corrosion.

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Catriona Le May Doan vérifie l'aérodynamisme de sa posture et de sa combinaison

Avec l'arrivée du nouveau millénaire, les athlètes qui pratiquent la luge et le patinage de vitesse ont recouru à la soufflerie pour adopter un style plus aérodynamique. Ainsi, les patineurs de vitesse Jeremy Wotherspoon et Catriona Le May Doan se sont tous deux exercés d'une manière scientifique et ont testé de nombreuses combinaisons dans la soufflerie. Mme Le May Doan, sélectionnée à quatre reprises pour défendre les couleurs du Canada aux olympiades, a remporté une médaille d'or et une de bronze à Nagano, en 1998, puis une seconde médaille d'or aux jeux de Salt Lake City, en 2002.

 

Collaboration avec « À nous le podium »

« Nos activités ont vraiment pris de l'ampleur avec le programme "À nous le podium", créé en 2005. Ce programme a pour but de mieux appuyer les athlètes canadiens afin qu'ils rapportent plus de médailles au pays lors des Jeux olympiques de l'hiver 2010, qui devaient avoir lieu à Vancouver », poursuit Mme D'Auteuil.

Le Comité olympique canadien, le Comité paralympique canadien et le programme « À nous le podium » ont approché le CNRC afin d'ajouter une dimension scientifique à l'athlétisme canadien. Chargé de lui imprimer cet élan technologique supplémentaire, le CNRC a élargi ses activités à d'autres sports d'hiver comme le ski cross, la planche à neige et le ski para-alpin, sans oublier le cyclisme et le kayak aux olympiades estivales.

Avec l'intensification des activités, l'expertise du CNRC a pris plus d'envergure elle aussi. En effet, chaque nouveau sport a amené ses propres défis, donc la possibilité d'en apprendre davantage, les experts des diverses disciplines scientifiques et techniques combinant leurs connaissances au talent des athlètes et de leurs entraîneurs. Les travaux avec l'équipe de kayakistes — dans la soufflerie et le bassin d'essai de carènes —, par exemple, nous ont permis de mieux comprendre comment l'aérodynamique, l'hydrodynamique et la biomécanique interviennent dans ce sport, où il faut lutter à la fois contre l'air et l'eau. Pour réussir au bobsleigh, il faut bien connaître la glace, les matériaux de pointe et l'aérodynamique. Les parasports supposent une intégration similaire, car les chercheurs du CNRC ont aidé les athlètes à tester et à sélectionner leur équipement, de même qu'à perfectionner leur technique en vue d'obtenir les meilleurs résultats.

De nouveaux partenariats avec des entreprises privées et des universités ont également permis au CNRC de mieux répondre aux besoins des athlètes. À titre d'exemple, le CNRC a étudié de nouvelles configurations sur ordinateur avec Bombardier pour améliorer la forme du traîneau en vue des Jeux olympiques de 2010. Le CNRC s'est aussi allié à l'Université de Sherbrooke pour perfectionner et tester les propriétés mécaniques de l'équipement de ski para-alpin. Collaborant avec des fournisseurs de combinaisons comme Apogee Sports et Louis Garneau, il a mis au point des tissus d'avant-garde qu'il a intégrés à la tenue des patineurs de vitesse et des cyclistes afin qu'ils soient plus rapides que jamais. Enfin, les membres de l'équipe de planche à neige ont grimpé sur le podium vêtus d'une combinaison confectionnée sur mesure, plus aérodynamique, mais qui n'entravait pas les mouvements.

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L'athlète de skeleton dans la soufflerie

« Travailler avec les athlètes nous a rapporté beaucoup, et je ne parle pas seulement sur le plan des médailles et des records individuels », indique Mme D'Auteuil. Effectivement, les chercheurs du CNRC ont appliqué ce qu'ils ont appris en épaulant les Olympiens à d'autres secteurs et clients. « Prenez le corps humain. Quand il bouge, son aérodynamisme est très complexe. Découvrir comment les bottes modifient l'air qui s'écoule autour des jambes du skieur alpin nous a amenés à comparer le phénomène à l'accumulation de la glace sur les haubans des ponts. » En effet, la forme cylindrique des câbles qui arriment les ponts haubanés rappelle énormément celle des jambes et des bras du patineur de vitesse, du sauteur à skis ou du descendeur.

Maîtriser les technologies modernes

Les activités actuelles font appel aux progrès les plus récents de la technologie pour rendre les essais sur l'équipement et les techniques encore plus efficaces.

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Mannequin dans la soufflerie

En 2007, par exemple, le CNRC a ajouté la numérisation 3D et la fabrication de mannequins à ses évaluations de l'aérodynamisme. L'athlète est numérisé dans des postures réalistes, puis les spécialistes du CNRC utilisent des mannequins pour créer de meilleures tenues et obtenir des résultats plus uniformes.

Plus récemment, en 2016, des scientifiques du CNRC ont aidé le milieu international du curling à mettre fin à la polémique suscitée par l'incorporation de matériaux évolués au balai, des matériaux susceptibles de modifier la trajectoire empruntée par la pierre. Joueurs et spectateurs soutenaient que les nouvelles brosses dénaturaient le sport en y introduisant une part d'injustice.

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Joueur de curling qui évalue différentes têtes de balais

« Que le CNRC aide le Canada à piloter le dossier avait du sens », se rappelle Christa Homenick, spécialiste des matériaux au CNRC et joueuse de curling amateur. Sachant qu'elle avait l'expertise voulue pour offrir son aide, elle a contacté Curling Canada et son collègue Louis Poirier, expert en physique de la glace qui avait déjà travaillé avec l'équipe canadienne de bobsleigh.

De concert avec Curling Canada et la World Curling Federation (WCF), ils ont organisé un sommet avec les meilleurs joueurs internationaux afin de tester près de cinquante sortes de balais. L'équipe du CNRC a installé des capteurs pour mesurer la direction, la vitesse et la rotation des pierres, de même que les propriétés de la piste. D'autres capteurs ont été placés sur la ligne de jeu pour déterminer la vélocité. Les données ont démontré l'incidence draconienne des nouveaux matériaux incorporés aux brosses. Grâce à eux, les balayeurs étaient en mesure d'accélérer, de ralentir et de freiner la pierre, ainsi que d'en modifier sensiblement la trajectoire.

Les tests du CNRC ont fourni à la WCF les preuves empiriques dont elle avait besoin pour rédiger de nouvelles lignes directrices applicables aux compétitions de curling sanctionnées par la fédération, qui conduisent aux rencontres internationales ainsi qu'aux olympiades. Le CNRC continue de servir de centre d'essai à la WCF, fournissant à l'association un avis impartial et confidentiel, mais faisant autorité pour la validation des nouveaux produits.

#NousSommesLHiver

À l'instar du reste des Canadiens, les chercheurs du CNRC appuieront l'équipe canadienne des Jeux olympiques d'hiver à cent pour cent lorsqu'elle s'envolera vers Pyeongchang.

« Mettre ce type de recherche au service de nos athlètes est très important, car c'est ce qui leur permet de récolter un succès après l'autre sur la scène internationale », affirme Mme D'Auteuil. Les nouvelles technologies continuent de modeler les sports de compétition et le CNRC espère poursuivre sa collaboration avec « À nous le podium » pour que les athlètes canadiens disposent du meilleur équipement qui soit, tandis que la technologie continue d'évoluer année après année.

« Nous sommes fiers des liens que nous avons noués avec "À nous le podium" et de la manière dont nous aidons les Olympiens canadiens à demeurer au sommet de leur art, conclut Mme D'Auteuil. C'est pour nous une façon de rendre service à notre pays, mais nous en apprenons énormément en retour pour faire progresser la science et la technologie canadiennes. »

Allez Canada! Nous sommes l'hiver!

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