Fréquence cardiaque et effort : exercices corrigés de 3e

Une minute dure 60 secondes, soit 4 périodes de 15 secondes.

Le nombre de battements par minute est donc $18 \times 4$.

Calcul : $18 \times 4 = 72$ bpm.

Pour la question 2 : le pouls est la perception au toucher de l'artère battante, qui permet d'évaluer les battements du cœur ; on le confond souvent avec la fréquence cardiaque.⁵

Camille obtient 72 bpm, une valeur proche des 70 ± 10 bpm attendus au repos chez un adolescent.⁵

On applique la règle : $220 - 15 = 205$.⁶

La fréquence cardiaque maximale théorique d'Inès est donc de 205 bpm.

Pour la question 2 : cette formule est la moins fiable des formules existantes, avec un écart-type d'environ dix.⁶

209 bpm dépasse l'estimation de 4 bpm seulement, soit moins que l'écart-type : rien d'anormal.

Dépasser la valeur estimée signifie simplement que la fréquence maximale réelle est plus élevée que prévu ; pour une personne sans problème cardiaque ou vasculaire, aller au-delà de l'estimation ne présente aucun risque particulier.⁶

Valeur du milieu : $\dfrac{110 + 130}{2} = 120$ bpm.

30 secondes valent une demi-minute, donc on multiplie par $\dfrac{1}{2}$.

Calcul : $120 \times 0{,}5 = 60$ battements.

Comparaison : 120 bpm est supérieur à 70 bpm, le cœur du chat bat donc plus vite que celui d'un être humain au repos.

À titre de repère, la fréquence cardiaque varie beaucoup selon les espèces : moins de 20 bpm chez la baleine, 500 à 600 bpm chez la souris.⁵

Augmentation : $118 - 72 = 46$ bpm.

La fréquence cardiaque a progressé à chaque mesure (72, puis 95, puis 118), ce qui est le comportement attendu.

L'échauffement vise à élever la chaleur du corps, à accélérer le cœur et à intensifier la respiration.²

Les critères de réussite : avoir chaud (température du corps), être essoufflé (rythme respiratoire) et avoir une fréquence cardiaque qui a augmenté, le tout sans être fatigué.²

Noah a chaud et il est essoufflé, et ses mesures montrent que sa fréquence a augmenté : les trois critères sont réunis, à condition qu'il ne soit pas fatigué.

Conversion de la distance : $1\,800\ \text{m} = 1{,}8\ \text{km}$.

Conversion du temps : $9\ \text{min} = \dfrac{9}{60}\ \text{h} = 0{,}15\ \text{h}$.

Vitesse : $v = \dfrac{1{,}8}{0{,}15} = 12$ km/h.

Les grandeurs recueillies sont la vitesse de course, le temps, la fréquence cardiaque et les ressentis subjectifs.³

Le ressenti complète la mesure : on demande de définir sa stratégie de course au regard des ressentis psychologiques, respiratoires, musculaires et cardiaques, pas d'un seul chiffre.² Le chiffre dit ce que fait le cœur, le ressenti dit comment tu vis l'effort.

Fréquence maximale théorique : $220 - 14 = 206$ bpm.⁶

Réserve : $206 - 66 = 140$ bpm.

Plage de repos d'un adolescent : $70 \pm 10$ donne de 60 à 80 bpm.⁵

66 bpm appartient à cet intervalle : sa fréquence de repos est cohérente.

La réserve de 140 bpm représente la marge dont dispose son cœur pour accélérer pendant un effort.

Chez l'humain, c'est le système nerveux autonome qui règle le rythme du cœur ; il comprend deux parties, le système sympathique et le système parasympathique.⁵

Le système sympathique a pour fonction d'augmenter la fréquence cardiaque, le parasympathique de la diminuer.⁵ Pendant l'effort, c'est donc l'action du sympathique qui l'emporte.

La fréquence cardiaque varie à tout instant : elle augmente à l'inspiration et diminue à l'expiration.⁵ Ce n'est pas une anomalie.

Même sans effort, une digestion en cours, la chaleur ou le froid font monter la fréquence cardiaque.⁵

On peut ajouter que les facteurs de stress agissent par des mécanismes nerveux, chimiques et physiques.⁵

Fréquence maximale théorique : $220 - 16 = 204$ bpm.⁶

Borne basse : $204 - 10 = 194$ bpm. Borne haute : $204 + 10 = 214$ bpm.

La fourchette est donc de 194 à 214 bpm.

213 bpm est compris entre 194 et 214 : la valeur mesurée est dans la fourchette.

Pour connaître plus précisément la fréquence maximale, on peut faire passer un test et noter la plus haute fréquence atteinte avec un cardiofréquencemètre : c'est probablement la fréquence maximale.⁶ Ici, la valeur réelle de Yanis est donc proche de 213 bpm, un peu au-dessus de l'estimation théorique, sans que ce soit inquiétant.⁶

Fréquence maximale théorique : $220 - 14 = 206$ bpm.⁶

Seuil d'alerte : $0{,}85 \times 206 = 175{,}1$ bpm.

Algorithme : mesurer la fréquence cardiaque ; si la fréquence mesurée est supérieure à 175,1, alors allumer la DEL rouge, sinon allumer la DEL verte ; afficher la fréquence ; recommencer.

Pour 168 bpm : 168 est inférieur à 175,1, la DEL verte s'allume.

Pour 181 bpm : 181 est supérieur à 175,1, la DEL rouge s'allume.

Pour tester le programme sans courir, on peut mesurer son pouls au repos et vérifier que la DEL verte s'allume, comme dans la démarche proposée aux élèves.¹