Physics of bounce : Application to the table tennis ball
Physique du rebond : application à la balle de tennis de table
Résumé
As part of the 2024 Olympic Games in Paris, a part of the scientific community has committed to assisting French athletes in their quest for performance. In this context, table tennis players have expressed the need for scientific support to guide their choice among the multitude of available coverings for their rackets, a choice that is currently based on empirical methods. The objective of this thesis is to identify the relevant characteristics of a covering and understand how they influence the racket's ability to generate speed and spin on the ball. The problem is approached in an experimental way, starting with the study of the rebound on a rigid and non-deformable surface, which highlights the deformation of the ball during impact. This study was completed by numerical simulations, which allowed to identify the source of energy dissipation. The comprehensive study of the rebound on a solid substrate enables to propose a general collision law for a rebound on the table. This work, extended to different substrates as foams and elastomers, has gradually approached the behavior of a racket. While not significantly affecting the ability to generate speed, a soft covering greatly increases the amount of spin that can be imparted to the ball, thanks to the elastic tangential deformation of the surface. The physics of the rebound of a table tennis ball is now better understood.
Dans le cadre des Jeux Olympiques qui se dérouleront à Paris en 2024, une partie de la communauté scientifique s'est engagée dans l'effort pour aider les athlètes français dans leur quête de performance. Dans ce contexte, les pongistes ont exprimé le besoin d'un appui scientifique pour orienter leur choix parmi la multitude de revêtements disponibles pour leurs raquettes, un choix aujourd'hui empirique. L'objectif de cette thèse est d'identifier les caractéristiques pertinentes d'un revêtement et de comprendre comment elles influencent l'aptitude de la raquette à donner de la vitesse et de l'effet à la balle. Le problème est abordé expérimentalement, en commençant par l'étude du rebond sur une surface rigide indéformable qui met en évidence la déformation de la balle au cours de l'impact. Complétée de son pendant numérique, elle a, en particulier, permis d'identifier la source de la dissipation d'énergie. L'étude complète du rebond sur substrat solide permet de proposer une loi de choc générale pour un rebond sur la table. Ce travail étendu à différents substrats, mousses ou élastomères, a permis de se rapprocher étape par étape du comportement d'une raquette. Sans notablement affecter la capacité à renvoyer la vitesse, un revêtement mou augmente considérablement la rotation que l'on va pouvoir donner à la balle, grâce à la déformation tangentielle élastique de la surface. La physique du rebond d'une balle de tennis de table est mieux comprise.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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