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Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

  1. pingpong38

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    13

    Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Bonjour à tous,
    Pour une étude sur les revêtements de tennis de table, je cherche lors d'un lâcher de la balle sur le revêtement à expliquer pourquoi la hauteur après rebond est plus faible que la hauteur initiale.
    J'ai donc compris après modélisation du revêtement par un système ressort-amortisseur que cette dissipation d'énergie venait de l'amortisseur mais je trouve peu d'informations à ce sujet..
    C'est pourquoi j'ai besoin de vous et de savoir si quelqu'un s'y connait un minimum dans ce domaine la?

    -----

     


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  2. coussin

    Date d'inscription
    septembre 2010
    Localisation
    Paris
    Messages
    4 271

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Je ne sais pas s'il y a beaucoup plus à dire et ce que vous souhaitez exactement...
    En effet, lors du choc de la balle sur la raquette, de l'énergie est perdue sous forme de chaleur et de son.
     

  3. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Bonjour.
    On peut bien simuler une partie des pertes par un amortisseur. Mais je ne pense pas que les pertes soient principalement la faute du substrat. Si vous faites la manip en faisant rebondir la balle sur du béton, vous aurez (probablement) autant de pertes.
    Pour moi le principal des pertes vient des pertes aérodynamiques et des pertes dans la déformation de la balle.
    Ceci pour des chutes verticales sans effet.
    Mais pour les rebonds avec vitesse horizontale, il faut aussi tenir compte des frottements de la balle avec le substrat.

    Pendant le choc, le « ressort » équivalent n’est pas linéaire : la force n’est pas proportionnelle à la déformation.
    Au revoir.
     

  4. pingpong38

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    13

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    D'abord merci de votre réponse,
    si je te suis bien LPFR, cela veut dire que je ne devrais pas négliger les forces qui sont exercées sur la balle dans l'air malgré les faibles vitesses de cette dernière et donc ne pas penser que l'essentiel des pertes sont dues au ressort et à l'amortisseur?
    Et qu'entends tu par "la force n'est pas proportionnelle à la déformation" ?
    Merci d'avance
    Dernière modification par pingpong38 ; 03/12/2017 à 17h03.
     

  5. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Bonjour.
    Dans beaucoup de « choses élastiques », comme le ressort d’un stylo-bille, ou un bracelet en caoutchouc, la déformation est proportionnelle à la force exercée. C’est la loi de Hooke.
    Mais dans d’autres cas, la déformation change la géométrie du problème. Par exemple, un pneu s’aplatit plus ou moins suivant la force exercée sur la chaussée ou sa surface d’appui d’une balle ou un ballon change suivant la force exercée sur le sol (ou la table de ping-pong). Cela ne rend pas le modèle d’amortisseur + ressort invalide. Mais il faut surveiller ce que l’on fait. Par exemple, le calcul d’une dissipation d’énergie lors du choc, dépend du modèle.

    Dans le cas des balles la plupart des pertes au rébond sont dues à la déformation non élastique de la balle. Par exemple, il y a des normes pour les balles de tennis, qui doivent rebondir d’une certaine hauteur quand elles sont laissées tomber sur du béton. Peut-être qu’il a le même type de règle pour les balles de ping-pong (je n’ai pas cherché).

    Les balles de ping-pong sont très légères et les pertes aérodynamiques ne sont pas négligeables. Faites une manip (même qu’avec votre imagination) d’un pendule fait avec un fil et une balle de tennis et avec un fil et une balle de ping-pong.

    Je pense (du pur « pif ») qu’il doit être assez difficile de détecter la différence de rebond avec deux revêtements de la table différents. À moins, bien sur, qu’un des revêtements soit un amortisseur, comme un tapis tressé, ou même un tissu en laine tricoté. Mais, entre deux surfaces « dures » en plastique, bois ou béton, la différence est minime (rappel : mon pif).

    Sans plus de détails sur ce que vous voulez faire, je ne peux pas aller plus loin.
    Au revoir.
     


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  6. pingpong38

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    13

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Je te remercie LPFR pour cette réponse claire et précise.

    Je comprends totalement que l'utilisation de la loi de Hooke n'est pas la meilleure modélisation ici mais je pense être obligé de faire l'hypothèse que cette déformation est proportionnelle à l'effort exercé afin de simplifier les calculs.

    Il existe effectivement ces mêmes normes que pour la balle de tennis, appliquées au tennis de table disant que le rebond ne doit pas dépasser telle hauteur précise lors d'un lâcher de 30 cm il me semble

    Pour toi, la plupart des pertes viendraient lors du rebond non de l'amortissement de cette balle sur le revêtement mais plutôt dans l'air à cause forces qui s'exercent sur la balle? Comment calculer alors ces pertes aérodynamiques?

    Merci d'avance
     

  7. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Bonjour.
    Si vous prenez une plaque épaisse en pierre, béton ou métal comme substrat, les pertes pendant le choc ne viendront que du celluloïd de la balle. Mais je n’ai pas idée de leur importance.
    Il y aura aussi une petite partie due au son généré dans l’air par la déformation de la balle et une partie encore plus petite par les ondes sonores transmisses au substrat.

    Pendant le vol, il y a des pertes aérodynamiques dues à la traînée. Elles sont facilement calculables (en numérique) pour une sphère.
    Au revoir.
     

  8. pingpong38

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    13

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Merci pour ta réponse rapide,

    J'aimerais savoir une autre chose:
    j'ai remarqué que plus la hauteur de chute augmentait, plus le coefficient de restitution diminuait (qui vaut la racine carrée du rapport de la hauteur après rebond sur celle avant rebond), j'aimerais alors savoir à quoi cela est dû, si tu as une idée je suis preneur. Je pense relier cela au faite que plus la hauteur de chute est importante donc plus la vitesse d'impact l'est donc la dissipation d'énergie est plus importante (dans l'air et dans le revêtement) mais je ne suis pas sûr du tout de ce que j'avance... Si c'est juste comment le montrer rigoureusement?
     

  9. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    43 374

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Re.
    Le coefficient de restitution est le rapport entre l’énergie au rebond et l’énergie avant le rebond.
    Dans le vide, ce rapport est constant.
    Mais vous n’y avez pas accès. Vous n’avez accès qu’à la hauteur du rebond, après les pertes aérodynamiques.

    Comme ces pertes augmentent avec la vitesse et la vitesse avec la hauteur il est normal que les pertes soient plus grandes. Mais ne tirez pas de fausses conclusions : le fait que le coefficient de restitution corresponde au rapport des hauteurs n’est vrai qu’en absence de pertes aérodynamiques.
    A+
     

  10. Dynamix

    Date d'inscription
    août 2014
    Messages
    10 422

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Salut

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Dans le cas des balles la plupart des pertes au rébond sont dues à la déformation non élastique de la balle.
    Si la balle se déforme de façon non élastique , elle devient très vite inutilisable .

    Une balle se déforme normalement de façon élastique .
    C' est la contrainte de compression isostatique qui provoque un échauffement et le phénomène est théoriquement réversible .
    Mais en pratique il y a des pertes .
     

  11. Dynamix

    Date d'inscription
    août 2014
    Messages
    10 422

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Citation Envoyé par pingpong38 Voir le message
    J'ai donc compris après modélisation du revêtement par un système ressort-amortisseur
    Il faut aussi modéliser la balle .
    Si le revêtement est nettement plus rigide que la balle, c' est la balle qui se déforme le plus .
    Et une balle est conçue pour amortir le moins possible .
     

  12. pingpong38

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    13

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Oui LPFR, je vais justement mesurer prochainement ce coefficient de restitution sur 3 revêtements aux caractéristiques différentes pour les comparer. Pour cela, en mesurant les hauteurs des rebonds, je vais effectivement négliger les pertes aérodynamiques et c'est pour cela que je cherche une bonne modélisation du revêtement afin d'expliquer au mieux d'où viennent ces pertes lors du contact sphère

    Merci aussi Dynamic pour ta participation à ce sujet et pour ton aide. Mais je n'ai pas bien compris que tu entends par ça:
    "Une balle se déforme normalement de façon élastique .
    C' est la contrainte de compression isostatique qui provoque un échauffement et le phénomène est théoriquement réversible .
    Mais en pratique il y a des pertes ."

    Et de plus je n'ai pas saisi, la compression de la balle est aussi responsable de pertes c'est ça?

    Merci d'avance pour votre aide
     

  13. Dynamix

    Date d'inscription
    août 2014
    Messages
    10 422

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Citation Envoyé par pingpong38 Voir le message
    Mais je n'ai pas bien compris que tu entends par ça:
    "Une balle se déforme normalement de façon élastique .
    Si on sort du domaine élastique , la déformation est permanente .
    Dans ce cas l' énergie de déformation n' est pas récupéré .

    Citation Envoyé par pingpong38 Voir le message
    la compression de la balle est aussi responsable de pertes c'est ça?
    Oui .
    Et quand la balle reprend sa forme le phénomène s' inverse , mais une partie de la chaleur se perd .
     

  14. pingpong38

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    13

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Bonjour bonjour,
    je reviens après quelques semaines d'absence sur le forum ^^
    J'ai donc pu faire mes tests afin de mesurer le coefficient de restitution du revêtement et concernant la théorie, j'aurais encore quelques questions:
    -sommes-nous d'accord qu'en négligeant les pertes aérodynamiques (du à la faible vitesse de la balle dans ce cas-ci), la quasi totalité des pertes vient du contact balle-revêtement car une partie de l'énergie cinétique se convertie en chaleur et en son? Ou alors y a-t-il une partie des pertes qui viendrait de la viscosité du fluide?
    -de plus, pensez-vous que la modélisation du revêtement par l'association d'un ressort et d'un amortisseur soit correcte et permette ainsi de justifier ces pertes?

    Merci d'avance
     

  15. yvon l

    Date d'inscription
    janvier 2017
    Localisation
    sud belgique
    Âge
    74
    Messages
    301

    Re : Calcul de la dissipation d'énergie lors du contact balle-revêtement (tennis de table)

    Bonjour,
    Si mes souvenirs sont bons, le rebond de la balle sur la table dépendrait également du type de revêtement du sol sur lequel la table est posée ??
     


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