quelle est la limite physique ?

Lundi dernier, 5 juillet, Armand Duplantis n’a pas seulement remporté la médaille d’or du saut à la perche, il l’a décrochée grâce à un superbe mouvement qui dépasse les Jeux olympiques. Face aux concurrents Sam Hendricks et Emmanuel Karalis, qui avaient respectivement sauté 5,95 m et 5,90 m, il a commencé par réaliser un saut de 6 m, ce qui lui a assuré la médaille d’or. Mais il lui restait trois essais et après une première barre « d’échauffement » à 6,10 mètres pour battre le record olympique, il a demandé que la barre soit placée à 6,25 m, soit 1 cm de plus que son précédent record du monde, établi en avril en Chine ! Une façon de dire : être le meilleur aux JO, c’est bien, mais être le meilleur absolu, n’est-ce pas mieux ? Pari gagné, on l’a vu.

L’histoire des records du monde

Si l’on fait abstraction des 20 années qui ont suivi le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale – lorsque l’humanité avait d’autres priorités que le saut à la perche –, le record du monde a progressé régulièrement de 1910 jusqu’au milieu des années 1990 à un rythme d’environ 2,5 cm par an. Mais depuis, la progression est beaucoup plus lente : Sergei Bubka a été le premier à franchir 6 m, en 1985, et il a détenu son record du monde de 6,15 m, obtenu en 1993, jusqu’à ce que Renaud Lavillenie le détrône en franchissant 6,16 m en 2014. Il a donc fallu 21 ans d’efforts aux perchistes pour gagner 1 cm ! Armand Duplantis, lui, a amélioré ses propres records du monde à un rythme de 2 cm par an, passant de 6,17 m en 2020 à 6,25 m en 2024. Est-ce le signe d’un nouveau rythme d’évolution ?

La physique pour y voir plus clair

Un saut à la perche se déroule en trois phases :

• Le sauteur court et atteint sa vitesse maximale (v) à la fin de la course.

• Il bloque sa perche contre une butée verticale à la barre, et transfère son énergie de mouvement en énergie élastique de la perche qui se fléchit.

• La perche se détend, libérant cette énergie élastique et propulsant le perchiste dans les airs.

Appelons H l’élévation de son centre de gravité. La description détaillée de l’ensemble du mouvement sauteur + perche paraît très compliquée à première vue, mais une approche purement énergétique rend les choses étonnamment simples. En effet, le rôle de la perche est simplement de transformer l’énergie associée à la course du sauteur, son énergie cinétique 1/2Mv²en énergie potentielle de pesanteur MgH, où g désigne l’accélération de la pesanteur et M la masse du perchiste. Une bonne perche doit assurer ce transfert en stockant elle-même le moins d’énergie possible (vibration, déformation permanente).

Les perches en fibre de carbone, introduites en 1964, après les perches en métal et les premières perches en bambou, ont permis une amélioration considérable des performances des perchistes jusqu’aux années 1990, précisément pour cette raison : elles avaient un bien meilleur rapport de restitution d’énergie.

Dans ces conditions, le pôle idéal est celui qui transfère toute l’énergie cinétique en énergie gravitationnelle. On peut donc écrire directement ½ Mv² = MgH, donc H = v²/(2g). On voit bien que la vitesse de pointe est cruciale pour déterminer la hauteur du saut. En prenant une vitesse de 10 m/s, on trouve H = 5,10 m… Quoi, 5,1 m ? Mais on est loin du compte de 6 m et plus ! Mais attention, le centre de gravité du sauteur n’est pas initialement au niveau du sol, n’est-ce pas ? Il est debout et a son centre de gravité vers 1 m. On peut donc placer la barre à 5,1 + 1 = 6,1 m. CQFD.

Comment expliquer, dans ces conditions, des sauts au-delà de cette estimation favorable – puisque nous avons considéré une perche idéale qui n’absorbe aucune énergie ? Si nous observons attentivement un saut, nous voyons que le sauteur a la possibilité, lorsque la perche passe à la verticale, de s’appuyer dessus avec ses bras pour se propulser vers le haut juste avant d’enrouler son corps autour de la barre : il y a là de précieux centimètres à gagner !

Où placer la barre à l’avenir ?

Augmenter la vitesse en fin de course serait déterminant : prenons le cas extrême du record du monde du 100 m d’Usain Bolt. Il a couru le 100 m en 9,58 s, ce qui donne une vitesse moyenne de 10,44 m/s, mais sa vitesse de pointe a été enregistrée à 12,42 m/s. Si un perchiste pouvait atteindre cette vitesse en fin de course, le calcul précédent indique qu’il pourrait franchir une barre à… 8,86 m ! Évidemment, il faudrait pouvoir atteindre cette vitesse en portant une barre de plus de 7 mètres de long et pesant environ 15 kg ! Pour l’instant, avec une vitesse de pointe enregistrée pour Armand Duplantis de 10,3 m/s, le calcul (toujours avec une perche parfaite) donne une hauteur de 6,41 m. La différence avec la performance du perchiste est probablement due à l’imperfection de la perche. Avec une vitesse de 10,5 m/s, la hauteur parcourue passe à 6,62 m. On voit qu’il y a encore une marge de progression par rapport au record actuel de 6,25 m !

Sans parler de ce que l’on peut gagner à améliorer la manière de pousser sur la barre au moment de passer la barre. Bref, il y a encore des surprises à attendre : vive les Jeux Olympiques de 2028 à Los Angeles !