Aux yeux des ingénieurs de la NASA, quels secrets intéressants cache le pikleball ?

Nous vivons à une époque où tout le monde joue au pickleball, chaque famille joue au pickleball. Les terrains de pickleball fleurissent partout, et même les propriétaires de courts de tennis ferment leurs portes pour rénover leurs courts et adopter ce nouveau sport . Aux États-Unis, le pickleball est également devenu le sport qui connaît la croissance la plus rapide pour la quatrième année consécutive.

Selon une association professionnelle, plus de 13,6 millions d'Américains pratiquent désormais le pickleball, ce qui en fait le sport qui connaît la plus forte croissance en termes de nouveaux joueurs. Des villes, des écoles et des clubs de pickleball fleurissent un peu partout, attirant des personnes de tous âges et de tous horizons.

Non loin de l'épicentre de l'engouement pour ce sport se trouve Phil Hipol, ingénieur en dynamique des structures possédant une longue expérience dans l'industrie aérospatiale. Hipol a rédigé un manuel sur les critères environnementaux dynamiques pour la NASA, ainsi qu'un autre sur les vibrations et les chocs pour l'industrie.

Lorsqu'il a commencé à jouer au pickleball, il a soudainement réalisé que ce sport présentait de nombreuses similitudes avec sa spécialité, de la cinématique de la balle à la texture de la surface de la raquette, en passant par les vibrations et le « pop » caractéristique du pickleball. On dit que lorsqu'Hipol se rend sur un terrain de pickleball, ce qu'il voit n'est pas la raquette et la balle, mais seulement des formules physiques qui l'entourent.

L'un des principes fondamentaux de la physique régissant le pickleball est le mouvement de lancer, qui décrit la trajectoire d'un objet se déplaçant dans l'air sous l'effet de la gravité. Lorsqu'une balle de pickleball est frappée par la raquette d'un joueur, elle suit une trajectoire courbe appelée arc parabolique, qui est essentiellement la même que celle d'un objet volant comme une fusée.

L'angle et la vitesse de frappe de la balle, combinés à la gravité, déterminent la forme et la hauteur de sa trajectoire. Les joueurs peuvent contrôler la trajectoire de la balle en ajustant l'angle de la face de la raquette et la force de leur swing. « Il est important de pouvoir prédire la trajectoire de la balle afin de mieux orienter sa raquette ou se positionner sur le court pour renvoyer la balle dans la direction souhaitée », explique Hipol.

Les connaissances en cinématique nous permettent d'aborder de nombreux aspects du mouvement du pickleball, tels que la vitesse, l'accélération, le déplacement et le temps de vol de la balle. De plus, la force d'impact de la raquette ou de la surface du court, ainsi que les effets aérodynamiques, doivent également être pris en compte.

Dans une série d'articles axés sur les Pickleballs, Hipol a développé des équations relatives au mouvement, à la vitesse, à la résistance de l'air et même à l'usure et à la durée de vie des balles.

Il a même écrit un manuel, Pickleball Science, pour expliquer les principes physiques du jeu et démontrer que ceux qui veulent bien jouer au Pickleball ont également besoin de connaissances de base en mathématiques et en physique, et pas seulement de porter de beaux vêtements et d'acheter une bonne raquette pour bien jouer.

Alors que le service de tennis le plus rapide a atteint une vitesse de 263,4 km/h (record établi par l'athlète australien Sam Groth en 2012), le service de pickleball le plus rapide n'a atteint que 95,56 km/h (établi par l'athlète américain Riley Casey en 2024).

Les équations de Hipol montrent que le principal problème des vitesses de balle lentes au pickleball n'est pas dû aux différences de raquettes, de balles, de matériaux ou de poids, mais à un problème bien plus fondamental. Les règles du pickleball exigent de servir la balle sous la taille, ce qui signifie généralement sous la hauteur du filet.

Selon cette règle, plus le pickleball vole près du haut du filet, plus sa vitesse sera élevée. Hipol a calculé, à partir de formules, que la plupart des services de pickleball atteignent généralement une vitesse maximale de 64 km/h, en haut du filet.

Mais si les joueurs utilisent la connaissance d'un phénomène appelé « effet Magnus », ils peuvent augmenter la vitesse de leur service jusqu'à un maximum de 105 km/h. Ainsi, le record de Riley Casey de 95,56 km/h peut encore théoriquement être battu, même par des joueurs amateurs.

L'effet Magnus doit son nom à Heinrich Gustav Magnus, un physicien allemand qui l'a étudié au XIXe siècle. Magnus a découvert que si un objet vole et tourne dans l'air, sa trajectoire et sa vitesse peuvent changer.

Appliquant cette technique au service de pickleball, Hipol explique qu'en faisant glisser la raquette sur la balle, lui donnant un effet ascendant grâce à une technique appelée « topspin », les joueurs peuvent accélérer le mouvement de l'air au-dessus de la balle, tandis que celui en dessous ralentit. Il en résulte une force descendante qui propulse la balle plus rapidement vers le sol, tout en lui permettant de maintenir une vitesse élevée à l'impact.

Les joueurs de pickleball qui maîtrisent le lift devraient soit améliorer leur technique, soit choisir une raquette capable d'augmenter l'effet lifté de leurs coups. De plus, tous les joueurs devraient apprendre à utiliser le lift pour varier leurs coups et maintenir leurs adversaires en haleine.

Imaginons maintenant que vous ayez un lift parfait produisant une vitesse de balle de 105 km/h. La question est de savoir si votre coup peut être gagnant en un coup. Cela dépend du temps de vol de la balle, de la distance entre les deux joueurs et de la vitesse de réaction musculaire critique.

Lors d'un service, la distance entre les deux joueurs placés en diagonale sur le terrain est généralement de 12 à 14 mètres. Un coup lifté vous permet d'atteindre la balle en 0,41 à 0,48 seconde. À titre de comparaison, des études montrent que le temps de réaction humain le plus rapide pour des tâches simples se situe généralement entre 0,1 et 0,2 seconde. Ce temps est calculé pour des personnes en bonne santé, notamment des athlètes ou des jeunes bien entraînés.

Cependant, lorsqu'il s'agit de différencier plusieurs stimuli ou de prendre des décisions, comme suivre la trajectoire de la balle ou choisir de frapper à gauche ou à droite, notre temps de réaction est souvent plus lent, atteignant environ 0,2 à 0,4 seconde. Heureusement, cela reste suffisant pour bloquer un lift parfait de votre adversaire.

En revanche, s'il ne s'agit pas d'un service mais d'un coup au filet, où la distance entre les deux joueurs est réduite à 5 mètres, vous devrez réagir en 0,17 seconde. C'est presque la limite du temps de réaction conscient. Ainsi, si vous frappez un lift au filet, vous gagnerez presque certainement le point.

Tout nouveau joueur de pickleball sera surpris par une chose : son niveau sonore, et plus particulièrement par le « pop » caractéristique de la raquette lorsqu'elle frappe la balle. Hipol affirme que le bruit peut atteindre jusqu'à 120 décibels (dB). À titre de comparaison, 120 dB correspondent à peu près au niveau sonore d'un marteau frappant un clou ou d'une sirène d'ambulance.

Mais comment un son aussi fort peut-il être produit ? Hipol explique que, dans ce cas précis, le bruit « ne vient pas de la balle, mais de la raquette ». La plupart des raquettes de pickleball ont une surface dure, et le court contact entre la raquette et la balle – environ 4 millisecondes – la fait vibrer comme la peau d'un tambour.

Afin de réduire le poids et d'augmenter l'élasticité, les fabricants de raquettes de pickleball ont conçu l'intérieur de la raquette en forme de nid d'abeille creux. Ce creux amplifie le son, et les nids d'abeilles créent une résonance qui l'amplifie jusqu'à 120 dB.

C'est pour cette raison qu'aux États-Unis, de nombreuses personnes vivant à proximité de terrains de pickleball se plaignent de la pollution sonore liée à ce sport. Certains fabricants ont donc commencé à commercialiser des raquettes « silencieuses », qui, selon Hipol, peuvent contenir une mousse à l'intérieur pour absorber une partie des ondes sonores.

Source : https://khoahocdoisong.vn/trong-mat-ky-su-nasa-pikleball-an-chua-bi-mat-ly-thu-nao-post1543963.html