Mise en évidence des caractéristiques de revêtements adaptés à

Mise en évidence des caractéristiques de
revêtements adaptés à des styles de jeu
particuliers
Problématique : Comment des grandeurs physiques telles que
le coefficient de restitution ou le coefficient de frottement
influent-elles sur le mouvement d'une balle de tennis de table ?
I/ Rapide approche théorique et cadre de l'étude
1. Composition d'une raquette de tennis de table
2. Revêtements utilisés et hypothèses
II/ Détermination du coefficient de restitution
1. Protocole expérimental
2. Interprétation et discussion
III/ Détermination du coefficient de frottement
1. Protocole expérimental
2. Interprétation et discussion
IV/ Mise en situation de jeu
Conclusion
Introduction :
Schéma 1 : Chronologie
Familles de revêtements :
Vitesse : vitesse de balle élevée
Adhérence : permet d'imprimer des effets à la balle
Contrôle : faible sensibilité aux effets, et correction du geste du joueur
I/ Composition et cadre de l'étude :
1. Composition d'une raquette
Bois : vitesse augmente avec dureté
Colle : moindre influence pour la colle
standard
Revêtement : constitué d'une mousse et
d'un topsheet indissociables, tous deux à
base de caoutchouc
Schéma 2 : Composition d'une raquette
2. Revêtements utilisés
VITESSE (V) : Mark V GPS de Yakasa
ADHERENCE (A) : 729 de Friendship
CONTROLE (C) : Ellen de Thibar
Hypothèses :
➢
➢
➢
➢
➢
Revêtements de type « backside »
Épaisseur de mousse : 1,5 mm
État neuf, conservés sous film plastique
Collés sur une planche de bois du même type
Frottements de l'air négligés
II/ Mesures du coefficient de restitution :
1. Manipulation
•
•
Traduit la propension d'un revêtement à renvoyer la balle rapidement.
Par définition :
e=
•

h n−1 v r
=
hn
vi
∣∣
A priori indépendant de la vitesse d'impact.
Protocole
Photo 1 : Méthode de détermination du coefficient de restitution
2. Interprétation du coefficient de restitution
Diagramme 1 : Valeur des coefficients de restitution des 3 revêtements
•
e V e A ≫e C
→ Valeurs attendues : Contrôle et Vitesse sont opposés
→ eA élevé car caoutchouc et mousse durs
• v augmente => e diminue
→ Déformation du revêtement
III/ Mesure du coefficient de frottement
1. Protocole expérimental
•
Mesure du coefficient de frottement statique.
•
Déterminé grâce à la loi d'Amontons :
Lors du glissement
•
∣T∣= f⋅∣N∣
Utilisation d'un dynamomètre et de masses marquées.
Schéma 3 : Détermination du coefficient de frottement
Photo 2 : Montage expérimental de la mesure du
coefficient de frottement
2. Interprétation coefficient de frottement
Diagramme 2 : Valeurs des coefficients de frottement des 3 revêtements
•
Imprécisions élevées
•
Contact balle/raquette réel : ponctuel
Conclusion difficile, mais :
•
f A f C , f V
•
f C≃ f V
•
Minoration obtenue grâce à l'expérience du plan incliné
IV/ Mise en situation de jeu
Utilisation d'un robot lanceur de balles
Objectif : Étudier le comportement du revêtement en pseudo-situation de jeu
Photo 3 : Utilisation d'un robot lanceur de balles
Difficultés rencontrées :
•
Différences peu évidentes suivant le revêtement
•
Coefficient de restitution inconnu
•
Impossibilité d'envoyer des balles coupées
Mesure de la variation d'angle après rebond
Tableau 1 : Variation d'angle après rebond
sur 3 revêtements différents
•
Le revêtement Vitesse restitue le plus d'énergie
•
Perte d'énergie par rotation pour le revêtement Adhérence
Conclusion
•
Revêtements V et A se démarquent dans leurs catégories respectives
•
Revêtement C offre un bon contrôle
Impossibilité de répondre précisément à la problématique
•
Matériel pas assez performant
•
Dynamisme du joueur négligé
Minoration du coefficient de frottement par
expérience du plan incliné
• Lors du glissement
f =tan α
Photo 4 : Minoration de f par l'utilisation d'un plan incliné.
Schéma 4 : Dispositif expérimental de la manipulation
Problème : Basculement avant glissement
Lors du basculement,
Ainsi,
•
tan  β =
M Az m⋅g =mgd⋅cosθ−
mgh
⋅sin θ=0
2
2⋅d
h
Indépendant de f, si f assez élevé
Schéma 5 : Limite du basculement de la brique