La science au service du football

Combien de buts manqués ont marqué l’histoire du foot à cause d’un ballon dévié de sa trajectoire? Combien de fois avez-vous vu le ballon prêt à entrer dans le but et vous êtes-vous levé les poings serrés criant de joie, puis… manqué!
Mauvais tir? Mauvais joueur? Faute à pas de chance? Pas seulement!

La géométrie du ballon de football peut y avoir une influence non négligeable.

De quoi est fait le ballon de football ?

La forme et la conception des ballons de football ont fortement évolué ces dernières années.
Un ballon est constitué de plusieurs couches de matériau recouvertes d’une film protecteur étanche. Ces couches sont préssées et découpées en panneaux de différentes formes (hexagones, pentagones, rectangles…).
Les premiers ballons étaient constitués de 18 panneaux de cuir assemblés et fermés par un lacet. En 1947, une valve a été introduite dans le ballon, et la couture était désormais terminée à l’intérieur du ballon, pour ne plus devoir utiliser de lacet. Peu après, le ballon comportait non plus 18 panneaux, mais 32 panneaux, pour le rendre plus sphérique. Les matières utilisées ont aussi beaucoup changé: du cuir naturel au cuir synthétique, jusqu’à la mousse, le PVC et le polyuréthane afin que la balle soit plus solide et souple.

Aujourd’hui: le Teamgeist et le Brazuca

Le Brazuca

Lors de la coupe du monde 2006, une révolution s’opère avec le Teamgeist. Et oui, les ballons aussi portent un nom. On décide de revenir à un ballon comportant 14 éléments au lieu de 32. Les pièces ne sont plus cousues mais collées entre elles par un procédé thermique.

Au fil des années, le ballon est sans cesse modifié, un assemblage de 8 morceaux puis un retour au 32 pièces en 2013, pour finalement arriver au Brazuca, le ballon de foot officiel de la Coupe du monde qui se joue actuellement au Brésil. Il est composé de 6 pièces en forme de X assemblées entre elles. Ce qui change ? Des coutures beaucoup plus courtes et plus profondes qui permettront de créer beaucoup plus de traînées et de stabiliser la balle en l’air.

Les tests sont formels

Les ballons sont testés face à une soufflerie et l’on observe des différences de trajectoire entre les ballons : en fonction de la face du ballon exposée à l’air, le ballon a une trajectoire plus ou moins stable, certains types de ballons surtout bougent plus que d’autres. Des tests de tirs effectués par des robots ont permis de constater que selon la face du ballon sur laquelle le tir est entamé, la trajectoire vers le but est différente. Elle varie fortement aussi d’un ballon à l’autre, les tirs finissent alors déviés de leur trajectoire initiale.

Les effets aérodynamiques

Mais ce n’est pas tout. Il y a aussi les effets aérodynamiques tels que l’effet Magnus. Lors d’un tir au but, et particulièrement lorsqu’un joueur tire un « lob », c’est-à-dire en cloche pour éviter un adversaire lui faisant face, il arrive souvent que lors de sa lancée, le ballon tourne sur lui-même. Le frottement de la balle contre l’air modifie alors la vitesse du courant d’air qui l’entoure. D’un côté du ballon, l’air accélère, entraîné par le ballon et la pression diminue ; mais de l’autre côté du ballon, le ballon freine l’air et la pression augmente. La balle va se déplacer du côté où la pression est la plus faible. Cet effet est inversé lorsque la balle, dans sa lancée, tourne dans le sens inverse.

Et si on contrôlait ces effets

Comment faire pour contrôler cela ? De manière simplifiée, le sens de rotation du ballon peut être infuencé par l’endroit où le ballon est frappé. En frappant sur la partie inférieure du ballon, celui-ci pourrait normalement tourner vers l’arrière et la trajectoire a toutes les chances d’être droite et donc bien souvent trop haute. En frappant sur la partie supérieure, il tournerait vers l’avant; le tir serait plus rapide et la trajectoire plus tendue. Les frappes sur les parties latérales amèneraient souvent à une trajectoire courbe et à un contournement des adversaires qui font face.

Retrouvez ici un exemple de ce qui a été analysé par certains experts comme conséquence de l’effet Magnus lors du légendaire coup franc de Roberto Carlos lors du match France-Brésil en 1997, à l’occasion du Tournoi de France.

C’est donc une constatation évidente : les avancées scientifiques améliorent les conditions de jeu, les équipements (ballons, chaussures…) et aident les joueurs à comprendre certains phénomènes, à les maîtriser et donc à améliorer leurs gestes et mouvements.

On en parle au Pass

Dans l’expo Sport au Pass, construis ton ballon et comprends pourquoi il est composé de ces drôles de formes

Dans l’expo Sport au Pass, les 6-12 ans peuvent construire un ballon et voir les drôles de formes géométriques qui le composent, et les propriétés qui feront de lui un ballon performant. Avec un jeu vidéo de type Kinect, vous pouvez lancer une balle de tennis à l’aide de votre main et constater la déviation de sa trajectoire à cause des effets aérodynamiques.