Caractéristiques et rebonds sur un revêtement de tennis de table

[invite269b4d60]

Bonsoir,

Pour commencer, je suis nouveau sur Futura Sciences, et j'ai souvent obtenu les réponses à mes questions sur ce forum, après une simple recherche. Néanmoins, ce que je recherche actuellement est assez précis et particulier, c'est pourquoi je me suis inscrit pour vous poser directement la question.

Je cherche à étudier l'effet des revêtements de raquettes de tennis de table sur le mouvement d'une balle. Plus précisément, dans l'idéal, j'aimerais trouver une équation mathématique qui aurait comme paramètres diverses grandeurs mesurées sur le revêtement (notamment le coefficient de restitution, et le coefficient de frottement), et qui traduirait le mouvement de la balle après le rebond sur le revêtement.

J'aurai accès à un lanceur de balles dans le courant de la semaine prochaine, ce qui fait que je pourrais lancer des balles à différentes vitesses, avec ou sans effet coupé, lifté, directement sur les revêtements. Je compte filmer la trajectoire sur deux plans (perpendiculaire et parallèlement au déplacement), puis l'analyser image par image, en me concentrant plus particulièrement sur juste avant et juste après le rebond.

J'imagine que cela donnera lieu à des calculs assez compliqués. Je suppose que je ne peux pas négliger les frottements de l'air à partir du moment où je prends en compte la rotation de la balle pour les effets. Est-ce qu'une mesure de la vitesse de rotation avec traitement image par image (je dispose d'une caméra à 30 ips) est envisageable ? Sinon, comment faire pour mesurer cette vitesse ?


Je cherche également à trouver ce qui explique l'adhérence et la capacité d'un revêtement à restituer la balle avec une vitesse maximale.

Par exemple, qu'est-ce qui fait qu'une mousse dure renvoie une balle avec une grande vitesse ? On m'a dit sur un forum de tennis de table que la mousse agissait comme un ressort. Est-ce facilement modélisable ? A ce propos, j'ai réalisé des mesures expérimentales d'un coefficient de restitution, cependant j'obtiens des valeurs différentes suivant les hauteurs de rebond considérées. Je m'explique :

Le coefficient vaut . A priori, il est censé être indépendant de la hauteur de chute. Cependant, ce coefficient varie légèrement entre deux rebonds (il passe de 0.60 à 0.66). Quel phénomène peut en être la cause ? Les frottements de l'air ?


Il y a également l'adhérence du revêtement. Comment traduire physiquement le fait qu'un revêtement adhère ? Grossièrement, je sais que ceci est du aux frottements, mais plus précisément ? D'où viennent ces frottements ? Sont-ils dus à la rugosité et aux nombreuses aspérités qui composent le revêtement ? Ainsi, comment expliquer une éventuelle différence de vitesse de rotation de la balle avant et après le rebond ?

Si quelqu'un pouvait éclairer ma lanterne, je lui en serai reconnaissant. Si cela peut vous intéresser, voici le lien du forum dans lequel j'ai également posé ces questions :

http://www.tennis-de-table.com/forum...t-40987-1.html

Par ailleurs, j'aurais besoin d'informations relevant du domaine de la chimie, sur l'organisation des chaînes de polymères, etc... Dois-je poster un autre message dans le forum chimie, ou les personnes susceptibles de me répondre passent par ce forum ci ?

Merci d'avance !
Blackyyy.
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[invite269b4d60]

Bonjour,

Finalement j'ai pu réaliser mes lancers de balle, je n'ai plus de problèmes de ce côté là. J'ai aussi trouvé quelques informations sur la composition du revêtement. Par contre, je n'ai pas réussi à trouver la cause de l'augmentation du coefficient de restitution avec la diminution de la hauteur de chute.

Comme je l'ai dit dans mon premier post, la coefficient de restitution est défini par la racine carrée des hauteurs de deux rebonds successifs. Il ne doit donc pas dépendre de la hauteur de chute. Expérimentalement, on constate qu'il diffère suivant la hauteur de lâcher. Plus la hauteur est grande, plus le coefficient est faible.

Je pense que cette différence est due au fait que le revêtement est une surface déformable. Plus la hauteur de chute est élevée, plus la vitesse d'impact est grande, et plus l'énergie dissipée lors du choc est grande, ce qui entraine une vitesse après rebond plus faible, donc un coefficient moins élevé.

Cependant, pour l'un des revêtements étudiés, le coefficient reste inchangé, et j'ai du mal à comprendre pourquoi c'est le cas sur ce revêtement uniquement. Peut être que l'élasticité du caoutchouc est telle qu'il se déforme de la même façon, peu importe la hauteur de chute ?

Pouvez-vous confirmer ou non ce que j'avance ?

Merci d'avance,
Blackyyy.

[invite3ee0d20f]

Je pense que cette différence est due au fait que le revêtement est une surface déformable. Plus la hauteur de chute est élevée, plus la vitesse d'impact est grande, et plus l'énergie dissipée lors du choc est grande, ce qui entraine une vitesse après rebond plus faible, donc un coefficient moins élevé.

plus la balle impacte fortement le revêtement, plus elle va solliciter ce dernier. Imagine le revêtement comme un assemblage de millier de tout petits ressorts (couplés en parrallèle avec un petit amortisseur visqeux, d'ou la perte d'energie). Si tu impacte lentement un revêtement, la somme des petits ressorts (+amortsseurs)sollicités sera plus faible que si tu impactes plus fortement ton revêtement (ce phénomène est directement lié à la surface de contacte et à la profondeur d'enfoncement : plus d'éléments sollicités = plus de dissipation d'energie). la dureté de la mousse intervient sur les coefficient lié au matériau (raideur des ressort et coefficient d'amortissement visqueux). Une mousse plus dure est constitué de ressort dont la raideur est plus importante. Pour rappel : y=Kx, avec y la force appliquée et x le déplacement. Il faut également rappeler que la balle se déforme (très faiblement par rapport au revêtement) à l'impact. Donc même principe, plus tu tape fort, plus la balle se déforme, et plus tu perd d'énergie). La situation devient critique lorsque l'impact est très violente : la balle se déforme plastiquement...cassé

Cependant, pour l'un des revêtements étudiés, le coefficient reste inchangé, et j'ai du mal à comprendre pourquoi c'est le cas sur ce revêtement uniquement. Peut être que l'élasticité du caoutchouc est telle qu'il se déforme de la même façon, peu importe la hauteur de chute ?

Concernant ce revêtement, je reste perplexe!? quelle marque?

[Rhodes77]

Bonjour,

Comment, techniquement, mesurez-vous ce coefficient de restitution ?
Je me figure que vous travaillez avec un logiciel de traitement de vidéo image par image, que vous avez étalonné l'échelle.
A 30 fps, vous pouvez manquer la hauteur max exactement atteinte par la balle. Quel point de la balle avez-vous considéré ? Comment l'avez-vous repéré sur la vidéo ?
N'y a-t-il pas, dans toutes ces précautions, des incertitudes qui traineraient, et qui pourraient justifier l'écart que vous trouvez pour epsilon d'un rebond au suivant ?
Erreur systématique ou non ? Faut-il moyenner ?
Essayez de donner une estimation des incertitudes et donnez des barres d'erreur à vos résultats, vous verrez si c'est compatible ou pas...

Bon courage.

[A voir en vidéo sur Futura]