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Évaluation de la résistance des bandes élastiques Sci-Sport lors d'essais de traction en laboratoire

par A. Manolova & P. Debraux | 30 Novembre 2012

[Mis à jour le 20.05.2013]
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Test de traction sur une bande élastique XL Sci-Sport

Figure 1. Test de traction sur une bande élastique XL Sci-Sport.

Comme précédemment expliqué dans notre dossier "Bandes élastiques : De la science à la pratique", la résistance élastique est une résistance variable. Cela signifie que plus un élastique est étiré plus la résistance qu'il oppose à cet étirement est grande. C'est en opposition avec les charges traditionnelles en fonte dont la résistance est dite constante, puisqu'elle ne varie pas au cours du mouvement. Cette propriété des bandes élastique est très intéressante, puisque seulement quelques centaines de grammes de latex permettent de générer des résistances de plusieurs dizaines de kilogrammes. Cependant, il est difficile d'évaluer plus ou moins précisément la résistance développée pour un étirement donné.

Pour résoudre ce problème, nous faisons subir à nos bandes élastiques des tests de traction en laboratoire. Le principe est simple, une machine tire sur un échantillon de bande élastique et mesure durant toute l'opération la force de résistance (Fig. 1). Il y a environ 1 an, nous vous avions présenté les tests concernant les bandes élastiques XS, S, M et L dans un article précédent (à lire ici). C'est aujourd'hui au tour des nouvelles bandes XS, S, M, L, XL, XXL et Sprint 3m d'être testées.

L'étude réalisée

Pour répondre à cette problematique, nous avons testé les caractéristiques mécaniques des bandes élastiques Sci-Sport de maniére précise et fiable en laboratoire. De nouveau, nous avons fait appel à Alexandre Gacoin, Enseignant-chercheur en Génie Civil au sein du laboratoire G.R.E.S.P.I. et nous nous sommes rendus à la Halle Technologique de l'Université de Reims Champagne-Ardenne.

Le protocole consistait à tester 6 échantillons de bandes élastiques de différentes dimensions :

  • XS : ~15 × 2.5 mm
  • S : ~15 × 5 mm
  • M : ~20 × 5 mm
  • L : ~30 × 5 mm
  • XL et Sprint 3m : ~46.8 × 5 mm
  • XXL : ~32.5 × 5 mm
Echantillon d'une bande élastique XXL pour un test de traction

Figure 2. Échantillon d'une bande élastique XXL pour un test de traction.

Chaque échantillon mesurait 7 cm de longueur (Fig. 2) et était placé sur une machine d'essai servohydraulique (Instron 8801) (Fig. 1). La zone à tester n'était que de 2 cm, en effet, 2.5 cm sont nécessaires en haut et en bas pour que l'échantillon soit fixé dans les mâchoires de l'appareil. Pour la bande XXL, sa largeur de 65 mm étant supérieure à celle des mâchoires, il a fallu couper l'échantillon en deux dans le sens de la longueur.

Lorsque l'échantillon était en place, la machine réalisait une traction sur l'échantillon à la vitesse constante de 1 mm·s-1. La plage de mesure était d'environ 15 cm et pour chaque essai, la force en fonction de la déformation était enregistrée.

Résultats & Analyses

Les résultats sont présentés dans la Table 1, et décrivent la résistance produite (R, en kg) par les bandes opposées à la déformation (en % de la longueur de repos). Puisque les bandes élastiques Sci-Sport sont en boucle, il était nécessaire de multiplier les valeurs mesurées par 2 (et par 4 dans le cas de la bande élastique XXL, puisque l'échantillon représentait 1/4 de la bande). Pour obtenir R, il suffit de se référer à la seconde loi de Newton et de diviser la force (F, en N) par l'accélération gravitationnelle (g = 9.8065 m·s-2).

Les Figure 3 et 4 présentent les résistances produites en fonction de la déformation pour chaque échantillon. Le profil des courbes est caractéristique du comportement des polymères à l'étirement. Vous trouverez plus de details sur le comportement mécanique des polymères dans notre dossier consacré aux bandes élastiques. Sachez simplement que de 0 à environ 500 %, l'étirement de la bande en latex est principalement du à l'alignement des macromolécules qui constituent le matériau. Lorsque la bande est au repos, les macromolécules sont comme des spaghettis entortillées, l'étirement permet de les aligner les unes à côté des autres. Au-delà de 500 % de déformation, l'étirement de la bande provoque la tension entre les macromolécules, ce qui à terme conduira à la rupture de la bande.

Table 1. Résistances opposées par les bandes élastiques Sci-Sport en fonction de la déformation subie lors d'un essai en traction.
Résistance (kg)
Déformation* Bande XS Bande S Bande M Bande L Bande XL Bande XXL Bande Sprint 3m
*Une déformation de 100 % correspond à un échantillon étiré de 1 fois sa longueur initiale. C'est-à-dire qu'une bande de 1m étirée à 100 % mesurera 2 m.
50 % 3 6 9 13 21 30 21
100 % 5 10 14 20 34 44 34
150 % 6 12 17 25 43 53 43
200 % 7 14 19 29 48 61 48
250 % 8 16 22 33 55 69 55
300 % 9 17 25 37 61 77 61
350 % 10 20 28 43 70 85 70
400 % 11 21 30 45 75 93 75

Comme vous pouvez le constater, les bandes XL et Sprint 3m présentent les mêmes courbes. C'est tout à fait normal, puisque les sections des deux bandes ont exactement les mêmes dimensions (~46.8 × 5 mm). Les résistances seront donc les mêmes pour le même pourcentage de déformation. La différence principale est que la bande Sprint 3m permet une amplitude de mouvement bien supérieure.

Evolution de la force de la bande élastique Sprint 3m en fonction de la déformation

Figure 4. Evolution de la force de la bande élastique Sprint 3m... (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Evolution de la force des bandes élastiques XS, S, M, L, XL et XXL en fonction de la déformation

Figure 3. Évolution de la force... (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Lors de ces tests, nous n'avons pas été en mesure de faire rompre les échantillons des bandes élastiques. La raison est simplement due à la plage de mesure limitée (~150 mm) de la machine d'essai en traction qui n'est pas conçue spécifiquement pour les polymères. Cependant, les déformations jusqu'à 700% sont largement nécessaires. Puisque comme le montrent très bien les courbes présentées en Figure 3 et 4, au-delà de 500% d'étirement, les bandes élastiques subiront des dommages irréversibles. De plus, les bandes XL, XXL, et Sprint 3m sont très difficilement étirables au-delà de 250%, les résistances étant très importantes.

Applications pratiques

Il est certain que la connaissance de la résistance précise opposée pour un étirement donné n'est pas utile pour les personnes qui n'ont pas pour objectif la recherche et l'optimisation de la performance. En effet, le code couleur et les dimensions des bandes élastiques suffisent généralement à identifier la difficulté qu'une personne rencontrera. Cependant, ces informations deviennent intéressantes dans un objectif de performance. Par exemple, pour un exercice de squat, si un préparateur physique décide d'ajouter une résistance élastique en plus de la charge de la barre, il saura quelle sera la résistance finale en haut du mouvement en connaissant simplement la longueur du déplacement de la barre.

Pour vous aider à quantifier plus précisément les résistances élastiques, voici deux figures représentant les déformations entre 0 et 50% (Figure 5) et les déformations entre 51% et 400% (Figure 6) :

Résistance en fonction des déformations entre 51 et 400%

Figure 6. Résistance en fonction des déformations entre 51 et 400%... (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

Résistance en fonction des déformations entre 0 et 50%

Figure 5. Résistance en fonction des déformations entre 0 et 50%... (Cliquez sur l'image pour l'agrandir)

À partir de ces graphiques, en supposant que ce sont des portions linéaires, il est possible de déterminer des droites de régression linéaire. Leur équation de droite permet de déterminer pour un étirement donné (en % de la longueur de repos), la valeur de la résistance correspondante (en kg) :

  • De 0 à 50% de déformation, utilisez ces formules :
    • XS : y = 0.0631x + 0.0134
    • S : y = 0.1261x + 0.0268
    • M : y = 0.17887x + 0.038
    • L : y = 0.2691x + 0.0573
    • XL : y = 0.4422x + 0.092
    • XXL : y = 0.5618x - 0.3182
    • Sprint 3m : y = 0.4422x + 0.092
  • De 51 à 400% de déformation, utilisez ces formules :
    • XS : y = 0.0202x + 2.6844
    • S : y = 0.0405x + 5.3688
    • M : y = 0.0574x + 7.6076
    • L : y = 0.0864x + 11.458
    • XL : y = 0.1417x + 18.791
    • XXL : y = 0.1802x + 22.832
    • Sprint 3m : y = 0.1417x + 18.791

Exemple d'utilisation de ces formules (Cliquez pour Afficher / Masquer)

Vous voulez placer une bande sur chaque extrémité de votre barre olympique pour réaliser des squats. Chacune de vos bandes élastiques XL mesure 1m en longueur. Pour connaître l'étirement que vos bandes subiront, la première étape à effectuer est de mesurer la bande élastique une fois que la barre est en place sur le haut de votre dos.

Lorsque la barre se trouve sur vos épaules, la bande élastique mesure, du sol à la barre, environ 1.55 m. L'étirement subie par vos bandes élastiques est donc de 0.55 m, et en pourcentage cela donne :

Puisque l'étirement est de 55%, il faut alors choisir l'équation correspondante :

Ainsi, en haut du mouvement, chaque bande élastique XL vous fournira une résistance de 26.6kg environ, soit une résistance totale de 53.2kg environ pour vos deux bandes élastiques, sans compter la masse de votre barre olympique.

Comme indiqué dans notre dossier "Bandes élastique : De la science à la pratique", en squat et en développé couché, la résistance élastique doit être comprise entre 15 et 35% de la résistance totale sur la barre pour permettre d'améliorer la vitesse, la force et la puissance.

L'utilisation la plus commune des bandes élastiques est comprise entre 0 et 300 % de déformation en fonction des exercises pratiqués. Evidemment, pensez à doubler les valeurs données dans la Table 1 si pour une raison ou une autre vous doubliez les bandes. De la même manière, additionnez les résistances si vous combinez dans le même exercice différentes bandes.

Bien que cette expérimentation ait eu lieu dans un laboratoire, il n'existe pas de mesures parfaites. Ces résultats sont donc approximatifs et dépendent des paramètres liés aux conditions expérimentales. Nous pensons que les valeurs peuvent sous-estimer légèrement les résistances réelles car les échantillons présentaient systématiquement un endommagement au niveau des mâchoires en fin d'étirement. Cela a pu provoquer une diminution des forces enregistrées.

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