L'Energie du coureur à pied

[jp75018]

Merci mais soit je suis vraiment bête, soit tu n'as pas répondu à la question que je posais. Oui, les Garmin et autres montres privilégient une estimation de la dépense calorique calculée sur un % de la FC, quand elles disposent de la FC du coureur. Quand elles n'ont pas la FC, elles se basent sur la règle du 1kcal/km/kg.
Maintenant, le calcul de dépense calorique basé sur la FC s'éloigne très facilement de la règle de base 1kcal/km/kg, que tu y mettes du déniv, du vent, du moonwalk ou pas.
Donc je repose une nouvelle fois ma question (je m'exprime probablement mal vu que tu n'es pas le premier à me répondre bien à côté de la plaque) : entre ces 2 modes de calcul, lequel serait en moyenne le plus proche de la réalité ?

Le calcul physiologique (basé sur la FC) est forcément plus pertinent, vu qu'il reflète davantage directement l'effort réel en prenant implicitement en compte le dénivelé, le vent, la chaleur, ... même si indiquer le poids, la FCrepos, la FCM, et accessoirement le sexe et l'âge, ne permet que des approximations, sans connaissance d'autres données comme le métabolisme de base.
D'ailleurs en parlant de métabolisme de base (= énergie dépensée par l'organisme en 24H juste pour assurer ses fonctions vitales au repos complet), je crois que certains modèles de cardio font un calcul incluent le métabolisme de base dans la dépense énergétique et d'autres non. Si on considère (à la louche) que le métabolisme de base est de 25 Kcal / Kg / J, soit ~1 Kcal / Kg / H, cela fait une différence de tout de même 10% à 10 km/h avec la formule 1 Kcal / Kg / Km, donc pas négligeable. Tout dépend si on considère l'énergie dépensée par l'exercice par rapport à si on restait au repos ou dans l'absolu.

Le calcul indirect en utilisant la vitesse et d'autres données externes forcément incomplètes et imprécises (dénivelé, éventuellement température) est encore moins précis, vu qu'outre le nombre de paramètres ignorés influant sur la dépense énergétique, l'économie de course, pouvant varier jusqu'à 15% d'un coureur à l'autre est ignorée. Cependant, la connaissance de données complémentaires comme la VMA ou des chronos en compétitions peut permettre d'affiner les calculs.

En effectuant les 2 types de calculs sur plans-entrainement.net j'obtiens souvent des écarts de moins de 10%. Mais bon, j'utilise des formules assez empiriques que j'ai justement affinées pour que les résultats soient proches , et je retombe sur un rendement moyen de 25%, généralement admis en course à pied (rapport entre l'énergie mécanique produite et l'énergie dépensée).

[Nine14]

... entre ces 2 modes de calcul, lequel serait en moyenne le plus proche de la réalité ?

Je n'ai pas regardé de près l'algorithme de Firstbeat.

Mais, je viens de faire les calculs avec mes séances Garmin passées, au moins sur janvier - février 2017.

Je pèse environ 70 km et c'est ce que j'ai paramétré dans la Garmin pour mon poids.
Eh bien, lorsque je porte le cardio, j'obtiens environ 52 Kcal par Km.
Et sans le cardio, ça m'arrive des fois, je suis à 72 Kcal par km.

Ce dernier chiffre est cohérent avec le 1 Kcal / Kg / Km.
J'en conclus que le calcul Garmin des calories, basé sur la FC, semble être bon pour la poubelle.

PS : les Kcal ne m'intéressent pas sur mes séances.
C'est la première fois que je fais des calculs avec les Kcal, suite à ta question.

PS2 : faites le même calcul (diviser les Kcal totaux par la distance en Km) et donnez-nous votre réponse (et votre poids).

[AlexRunRun]

Merci beaucoup jp75018 pour tes éléments de réponse

[CAPCAP]

Physiquement, ça n'a aucun sens. Pour l'énergie cinétique, E=0.5mv^2 ... Par quel miracle on a si peu de différence de consommation en faisant autant varier la vitesse ?

Répartie un peu rapide! Comme l'indiquent les postes suivants, le corps et la course ne s'assimile pas à un poids lancé sur coussin d'air. Pour arriver à notre petite activité favorite, il y a un tas de phénomènes biochimiques très complexes (si on faisait ça pour nos autos, leur consommation chuterait) et le mouvement est très compliqué lui aussi (d'ailleurs on trouve bien plus simple de faire rouler les robots, plutôt que marcher)
Par ailleurs, si on compare l'efficacité d'une même centrale nucléaire pour une consommation de 10 ou de 100 MWh on n'obtiendra pas du tout le même rendement! Probablement une consommation de minerai (oui officiellement ça n'est pas du minerai, mais ça c'est pour arranger EDF) du même ordre de grandeur, pour 10 fois moins d'électricité utilisée à la sortie.

...quant à l'utilité pour s'entraîner, elle est pour ainsi dire égale à zéro...

Au moins, ça m'a remis en tête que je ne me nourris pas assez quand je fais mes raids CàP sur plusieurs jours. Il va falloir que je travaille cette question!

...sur le plancher des vaches (bitume ou tartan)...

Pauvres vaches... contraintes au sols artificiels? On réserve donc les chemins, l'herbe, la boue, etc... aux coureurs moderne en trail?

[Cratès]

Comme l'indiquent les postes suivants, le corps et la course ne s'assimile pas à un poids lancé sur coussin d'air.

Je ne considérais pas un poids lancé sur un coussin d'air, je pensais puissance (énergie par unité de temps) alors que Nine parle d'énergie par unité de distance !

Il faut bel et bien plus de puissance pour courir le marathon en deux heures (400W si on prend un rendement mécanique de 25%) au lieu de 3h30 (220W avec le même rendement mécanique). Au passage 400W pendant deux heures c'est ... fabuleux ou stupéfiant, comme on veut !

Par contre en énergie par unité de distance, c'est quasiment identique.

[CAPCAP]

Je ne considérais pas un poids lancé sur un coussin d'air, je pensais puissance...

Désolé, j'ai écrit ma réponse en 2 temps... et le 1er temps était déjà un peu caduc.

[Nine14]

.... http://www.vo2max.com.fr/physio/fv.html

On a une courbe en U ....

Attention, cela ne devient une courbe en U uniquement si on joue sur l'échelle.
Il faut plutôt considérer cette courbe comme une droite.

Ci-dessous les mêmes données affichées avec des échelles différentes.

[jp75018]

.... http://www.vo2max.com.fr/physio/fv.html

On a une courbe en U ....

Attention, cela ne devient une courbe en U uniquement si on joue sur l'échelle.
Il faut plutôt considérer cette courbe comme une droite.

Ci-dessous les mêmes données affichées avec des échelles différentes.

Quelle langue de bois...
Quand on fait un graphique, on adapte Ymin et Ymax aux valeurs des données (fait automatiquement par défaut dans un tableur par exemple), donc la courbe en U saute aux yeux... Sinon, on peut aussi prendre 0 pour Ymin et 1000000000 pour Y max, et on aura visualisera une droite dans tous les cas...

Après il est clair (et ça a été dit) que la variation en fonction de la vitesse n'est que de quelques %, soit moins que la variation induite par l'économie de course (qui n'apparaît pas dans le graphique vu que le graphique n'est qu'une moyenne pour un ensemble de coureurs analysés).
Il serait d'ailleurs intéressant d'avoir la dispersion d'un coureur à l'autre (chose que l'on voit rarement dans les études, du moins dans les synthèses), et là on verrait des écarts de 10% dans un sens ou dans l'autre (en gros de 0,9 à 1,1 Kcal / Kg / Km).

[Nine14]

....
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjW95XqgIPSAhWDvBoKHW6DBUsQFggaMAA&url=http://www.medikro.com/esupport/index.php%3F/Knowledgebase/Article/GetAttachment/240/277&usg=AFQjCNGlaUw0kwCrnx_Cwe5yVLeFTN9pWQ&sig2=tU5uCZA2BHRCV1MM4D-Uwg&bvm=bv.146496531,d.d24

On voit bien la difficulté tant à estimer l'énergie mécanique produite (beaucoup d'hypothèses, difficulté à bien modéliser, grande incertitude dans les calculs / mesures, ...) qu'à mesurer l'énergie chimique dépensée. ...

a) Difficulté à estimer le travail mécanique produit ? OUI.
b) Difficulté à mesurer l'énergie chimique ? NON car on l'obtient en mesurant la consommation d'oxygène.

Sinon

1) Merci encore pour le lien

Dans le document, il est défini :

- Coût énergétique : l'énergie chimique dépensée par Kg et par Km exprimé en Joule / Kg / Km;
- Economie de course : tout simplement la VO2, la consommation d’oxygène par unité de temps, en ml O2 / Kg / Mn;

Les données produites par M. PERRONET sont donc des valeurs du "coût énergétique".

Perso, je trouve que les 2 éléments sont assez synonymes en ce sens que s'ils baissent, ils indiquent bien que le coureur est plus économe. A énergie égale, il pourra donc aller plus vite. Il est devenu plus performant.

2) Estimation énergie mécanique produite
Oui, très complexe; la thèse l'a décomposée en 3 éléments :

- l'énergie potentielle (l'oscillation du centre de gravité) ; il faut de l'énergie pour faire monter le centre de gravité (par l'impulsion de la jambe), et aussi pour arrêter la chute lors de la pose du pied;
- l'énergie cinétique : des parties du corps (en dehors des jambes) sont alternativement accélérées puis freinées ; c’est une vraie perte d’énergie;
- l’énergie de la gestuelle : principalement l’énergie nécessaire à faire bouger les jambes, les accélérer et les freiner, …

Les énergies potentielles et gestuelles participent à la production de travail (le déplacement du coureur); courir entraîne automatiquement une oscillation du centre de gravité car pendant une partie du temps, aucun pied ne touche sol, il faut donc bien sauter un peu en l'air; et courir nécessite de mettre un pied devant l'autre.
Si on peut faire baisser ces 2 énergies mécaniques à effort constant, on va améliorer le potentiel.

Pour l'énergie cinétique, telle décrite dans la thèse, cela semble une perte d'énergie; par exemple la rotation de l'ensemble du haut du corps.
Mais, ce n'est pas forcement une dépense énergétique qui perturbe le résultat.
Car, cette énergie est produite et dépensée par d'autres muscles que les muscles locomoteurs des jambes, muscles des jambes que j’appellerai "muscles critiques".
Et il semble que ces mouvements, plutôt que de les considérer comme des mouvements parasites, seraient plutôt des mouvements permettant de faciliter le mouvement des parties locomotrices (les jambes).
Les coaches disent bien de tirer sur les bras.

3) L’énergie chimique dépensée (encore appelé « coût énergétique » dans le document)

Là, c’est simple ; c’est la mesure de la consommation d’oxygène ; comme écrit dans la thèse, c’est un moyen fiable d’évaluation de la dépense énergétique, surtout si l’allure est en-dessous du seuil anaérobie, c'est-à-dire dans une plage d’effort ou la filière aérobie fournit presque l’exhaustivité de l’énergie.

4) Le travail réalisé
C’est le déplacement de la masse sur la distance parcourue ;



En conclusion : on peut parfaitement ne retenir que le coût énergétique.
Ce dernier exprimé en « énergie / Kg / Km ». L’énergie en Joules ou en Kcal.

Et retenir aussi que ce coût énergétique peut varier entre coureur, mais que ce coût est pratiquement constant pour un coureur donné, quelle que soit l'allure.
Et que la valeur est aux alentours de 1 Kcal / Kg / Km.