TIPE sur l’influence de la balle et du cordage au tennis

[Llesc]

Bonjour,
Je suis étudiante en prépa en 3/2 et je travaille actuellement sur la partie théorique de mon TIPE. J’étudie l’influence de la tension du cordage de la raquette et de la pression interne de la balle de tennis sur la hauteur du premier rebond. De sorte à conclure sur les pertes d’énergie lors de l’impact entre la balle et le cordage pour optimiser l’équipement.

Pour simplifier les choses, j’étudie la chute verticale de la balle sur un cordage non quadrillé.

Seulement, j’ai du mal à démarrer théoriquement pour obtenir une equation de la hauteur du premier rebond en fonction de deux paramètre : la tension et la pression.

J’ai pensé a modéliser le cordage par un ressort, mais je ne connais pas k et surtout, j’ai besoin de faire apparaître la tension.
par ailleurs, je ne sais pas si je devrais le PFD ou plutôt le théorème de l énergie mécanique. En effet l’impact de la balle se decompose en deux instants : juste avant le choc, et juste après.

Merci d’avance !
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[gts2]

obtenir une equation de la hauteur du premier rebond en fonction de deux paramètre : la tension et la pression.

Il faudra faire intervenir des frottements sinon avec juste ces deux paramètres le rebond va être idéal.

J’ai pensé a modéliser le cordage par un ressort, mais je ne connais pas k et surtout, j’ai besoin de faire apparaître la tension.

Pour trouver le ressort équivalent : un petit dessin doit permettre de trouver la relation entre la tension et k.

par ailleurs, je ne sais pas si je devrais le PFD ou plutôt le théorème de l'énergie mécanique.

Il faut surtout trouver l'origine des pertes.

Un lien : rebond-et-contact-tennis-de-table.pdf mais ... c'est du tennis de table.

[natasha]

De quels types de frottements parlez vous ? secs ou visqueux ? j'aurai eu tendance a penser pour ma part que les pertes d'énergie venaient principalement de l'absorption de l'énergie par le cordage et de de la compression de la balle qui s'échauffe ..?

En ce qui concerne la relation entre k et T, d'après votre schéma, si j'ai bien compris, il faut connaitre l'élongation x. Mais je ne vois pas comment il serait possible de le trouver expérimentalement. Apres, si il est possible d'en avoir un ordre de grandeur, est ce que cela signifierait que le x reste constant pour chaque tension ?

[gts2]

Quand je parlais de frottement, c'était de manière générique, j'aurai peut-être du dire dissipation.
Ce que je voulais dire c'est que dans votre modèle de corde le moyen le plus simple de traduire sur votre schéma théorique "l'absorption de l'énergie par le cordage" est de de mettre un amortisseur à votre ressort, et de même pour traduire "la balle qui s'échauffe".

Je raisonne sur "modéliser le cordage par un ressort", les causes "réelles" d'amortissement risque d'être assez compliquées or pour "optimiser l’équipement", il faut connaitre celles-ci.
J'aurai tendance à penser que l'optimisation est du ressort expérimental plutôt que théorique.

Pour ce qui est de k, il ne faut pas connaitre l'élongation x, x est le paramètre F=-kx, il suffit de trouver la force exercée par la corde en fonction de x et d'identifier pour trouver k.

Mon dessin n'était manifestement pas clair : B est la balle qui déforme la corde fixée aux deux extrémités A et B.

Quelques pistes :
https://culturesciencesphysique.ens-...olympiades.xml rôle du feutre
https://kawazoe-lab.com/wp-content/u...8/20020020.pdf
https://illumin.usc.edu/the-quest-fo...racket-design/ rôle de la balle vs. raquette

[A voir en vidéo sur Futura]

[sh42]

Bonjour,

Le problème est complexe puisque le " cordage " est un " treillis ".
Au mieux, il pourrait s'assimiler à une tôle, et avec la résistance des matériaux, pour un choc déterminé connaitre sa " flèche " et en déduire le coefficient k.
Si l'on sait calculer pour une forme simple, ( carré, rectangle, cercle, ), il en est tout autrement pour la forme ovale d'une raquette de tennis.

Pour déterminer le choc, il y a la balle avec son poids, sa vitesse et sa déformation et même chose pour la raquette.

Pour approcher le problème, il faudrait se rapprocher des personnes qui posent les cordes sur une raquette de tennis car en fonction de la tension de la corde au montage, son comportement doit être plus ou moins mou.

[Kondelec]

Bonjour

Un autre paramètre à prendre en compte : La pression dans la balle. C’est assez peu connu mais les balles de tennis neuves sont sous pression. La coque est poreuse, et petit à petit celle ci diminue, ce qui nuit à la qualité du rebond. Depuis peu on peut acheter des "repressurisateurs" : Une sorte de tube que l'on peut mettre en pression pour conserver les balles, ou leur donner une cure de jouvence.