Nous suivons la balle rebondissante du laboratoire au court.
Par Rod Cross et Crawford Lindsey
Différents types de balles de tennis sont conçus différemment, fabriqués différemment et fonctionnent différemment. Nous avons entrepris de mesurer ces différences en utilisant 26 types de balles différents de huit fabricants.
Nous avons testé une seule boîte de chaque fabricant. Est-ce que cette canette était représentative de toutes les canettes? Qui sait ? Les balles de 100 canettes testeraient-elles la même chose les unes par rapport aux autres? Encore une fois, qui sait? Certaines balles sortaient-elles de l’usine et d’autres avaient-elles des mois? Ce que nous savons, c’est que notre échantillon était probablement aussi bon que « l’échantillon » de n’importe quel joueur lorsqu’il se rend au magasin. Il y a de fortes chances que nous ayons une part moyenne de la réalité, mais nous mettons en garde contre toute généralisation absolue sur des types de balles spécifiques en fonction de ces données limitées. Ce que vous pouvez retirer des données sont des points communs sur l’univers des balles. Et ceux-ci sont intéressants en effet.
Toutes les balles doivent être conformes aux règlements de l’ITF pour être approuvées pour le tournoi. Les balles sont soumises à des procédures de test strictes pour déterminer si elles entrent dans la gamme de spécifications approuvées pour une propriété donnée de la balle. Ces tests comprennent le poids, la taille, le rebond et la déformation. Les plages acceptables pour la balle standard de type 2 (vitesse moyenne) sont les suivantes:
| Masse | 1,975-2,095 onces | 56-59,4 grammes |
|---|---|---|
| Taille | 2.575-2.700 pouces | 6.541-6.858 cm |
| Rebond | 53-58 pouces | 135-147 cm |
| Déformation vers l’avant | 0,220-0,290 pouces | 0,559-0,737 cm |
| Déformation de retour | 0,315-0,425 pouces | 0,800-1,080 cm |
Ensemble, ces propriétés détermineront comment la balle rebondit et se sent sur votre raquette.
Nous avons effectué les tests ITF ainsi qu’un test de durabilité. Après le test de durabilité, nous remettons les balles utilisées aux mêmes tests. L’essai de durabilité consistait à tirer chaque balle 30 fois à grande vitesse et à un angle oblique sur une dalle découpée de terrain dur. La balle a heurté la clôture et a été renvoyée à la machine à balles via un rebond sur le court de tennis. De cette façon, nous avons pu mesurer la masse, le diamètre, le rebond et la déformation de la balle neuve et usagée.
Une mise en garde est nécessaire. Bien que nous ayons effectué tous les tests ITF, ils n’ont pas été effectués à la température requise de 68 degrés F. Un problème de climatisation a nécessité que les tests soient effectués à 73 degrés F. Les tests n’étaient donc pas des tests valides de « réussite / échec », mais ils étaient des indications précises de la différence entre les balles. Dans tous les cas, les balles rebondissent beaucoup plus par temps chaud que par temps froid, donc un test de performance complet devrait vraiment être effectué à plusieurs températures différentes.
En raison de contraintes de temps, nous avons effectué des tests de « balle usagée » sur une seule balle de chaque boîte. Nous avons fait des tests de « nouvelle balle » sur les trois balles de chaque boîte.
Masse et perte de masse
La gamme de toutes les masses était comprise entre 54,66 et 59,04 grammes. Trois balles étaient en dessous des spécifications de l’ITF. La masse moyenne des trois balles par boîte variait de 55,25 à 58,90 grammes.
La variance de poids pour les trois balles dans une boîte allait de.04 à.58 grammes.
Après test de durabilité, balles perdues entre.34 et.94 grammes. La photo montre une balle à côté de.22 grammes de fuzz. Certaines balles ont perdu quatre à cinq fois plus de fuzz!
Une balle perd de la masse en perdant une partie de sa couverture en tissu (voir la photo d’ouverture avec des peluches de balle s’accumulant autour de la dalle du court, de la machine à balles et du côté du court). Nous avons soumis chaque balle à un test d’usure rapide en la tirant 30 fois à grande vitesse à partir d’une machine à balles (qui créait et enlevait du duvet à chaque fois) sur une dalle en dur. La dalle elle-même a agi comme du papier de verre en créant et en supprimant le duvet. Le résultat était à peu près équivalent à 20 parties de tennis sur dur (en fonction de la rugosité de la surface du terrain et de la vitesse à laquelle les joueurs frappent la balle).
Diamètre
L’approbation ITF n’est qu’un test de réussite /échec et ne mesure pas les diamètres réels. Pour le test, la balle dans toutes les orientations doit être suffisamment petite pour glisser à travers le grand trou et trop grande pour tomber à travers le petit trou (voir photo). Nous avons également mesuré le diamètre du plus grand des trois axes perpendiculaires. À l’aide d’un étau lisse, nous avons mesuré la largeur de l’espace de l’étau qui permettait à la balle de tomber lorsqu’elle était alignée le long de son axe le plus large. (La plupart des balles n’étaient pas absolument rondes.)
L’observation intéressante est que la balle change un peu de forme à chaque fois qu’elle est écrasée, ou en d’autres termes, après chaque coup. C’était particulièrement évident après avoir retiré les balles du testeur de compression, mais il s’agit d’une compression lente (pas comme un impact de raquette) et le caoutchouc a le temps de se déformer davantage.
La variance de diamètre dans une boîte pour les trois balles variait de 0.01 à 1,27 mm.
Le diamètre est mesuré après que les balles ont été comprimées trois fois sur trois axes. Toutes les billes étaient conformes aux spécifications de diamètre de l’ITF.
Les balles changent très légèrement de forme lorsqu’elles sont frappées ou rebondissent très fort. Un coup peut arrondir une balle ou l’aplatir dans la même direction qu’elle est déjà asymétrique. Donc, la balle à l’extrême droite pourrait être à l’extrême gauche la prochaine fois que nous mesurerons les mêmes balles. La leçon du graphique est de montrer la plage dans laquelle ce changement de forme peut se produire.
Rebond
Dans nos conditions d’essai de 73 degrés, les balles tombées de 100 pouces sur une surface de granit ont rebondi entre 52,93 et 58,43 pouces. Les exigences de l’ITF sont pour un rebond entre 53 et 58 pouces à 69 degrés.
Étonnamment, la plupart des balles ont rebondi plus haut après le test de durabilité qu’auparavant — certaines plus de 1,5 % de plus.
Nous pouvons supposer que le rebond plus élevé de la plupart des balles utilisées est lié à l’élimination des peluches. Le noyau en caoutchouc rebondit à lui seul plus haut que la combinaison de tissu core + ball. Un rebond sur un tapis est plus faible que sur une surface dure en raison de la perte d’énergie dans le tapis. De même, l’ajout de tissu à la balle augmentera la perte d’énergie.
Rigidité (déformation)
Des tests de déformation standard ITF (compression) ont été effectués sur toutes les nouvelles balles. Cela impliquait (1) de comprimer chaque balle trois fois de 1 pouce le long des trois axes pour s’assurer que la balle était ronde avant de la tester, (2) de comprimer la balle avec une charge de 18 livres pour mesurer la « déformation vers l’avant », (3) d’augmenter la charge jusqu’à ce que la balle compresse 1 pouce, et (4) de réduire la charge à 18 livres pour mesurer la « déformation de retour ». »Ces étapes ont été répétées pour les trois axes et les moyennes de chaque mesure ont été calculées.
Il s’agit d’essais de rigidité statiques (et non dynamiques). Par conséquent, il ne s’ensuit pas nécessairement qu’une balle plus molle ou plus rigide mesurée statiquement sera également relativement plus molle ou plus rigide lors de l’impact de la raquette ou qu’elle rebondira plus haut ou plus bas lorsqu’elle rebondira sur le court. À certains égards, l’étape 3 est plus importante que les étapes 2 ou 4. Étonnamment, il n’y a pas de règle ITF sur la force requise pour comprimer une balle de 1 pouce. Une balle frappée se comprime fermement d’environ 1 pouce. Les compressions aux étapes 2 et 4 ne sont que d’environ 0,25 à 0,4 pouce, ce qui correspond à peu près à la même compression qu’un joueur en serrant la balle à la main. Les données de déformation « avant / retour » légiférées par l’ITF n’ont aucun sens pour la plupart des gens, nous les avons donc converties en un simple calcul de rigidité en livres nécessaires pour comprimer la balle de 1 pouce.
La variance de rigidité dans une boîte pour les trois balles variait de 0 à 10,53 lb / po avec une variance moyenne pour toutes les balles et toutes les marques de 2,63 lb / po.
Les joueurs se plaignent parfois que les balles sont trop molles ou trop dures. Les règles officielles du tennis incluent des directives spécifiques sur la rigidité de la balle. Un joueur peut tester une balle nouvelle ou ancienne en la serrant à la main. Le test consistait ici à comprimer la balle de 1 pouce dans une machine d’essai de matériaux.
Une balle usagée est généralement plus douce qu’une balle neuve car la rigidité de la balle dépend de l’épaisseur de la paroi et de la quantité d’air à l’intérieur de la balle. Le caoutchouc est d’environ 3 mm d’épaisseur et le couvercle est également d’environ 3 mm d’épaisseur. Si la housse en tissu s’use jusqu’à 2 mm d’épaisseur, la balle deviendra plus douce. La balle deviendra également plus molle si une partie de l’air comprimé s’échappe (mais cela ne se produit pas avec les balles sans pression).
Une fois qu’une balle sous pression est retirée de sa boîte, l’air s’échappe progressivement au fil du temps. Les résultats montrent ici la diminution de la rigidité des billes sur une période de 5 mois pour les billes non utilisées dans la boîte avec le couvercle. Les joueurs peuvent ressentir cet effet simplement en pressant une vieille balle à la main. Deux des balles sans pression sont devenues plus rigides au cours de la période de 5 mois, ce qui indique que le caoutchouc est devenu plus rigide avec l’âge. C’est une caractéristique bien connue du caoutchouc. Le changement de rigidité au fil du temps dépend du type de composé de caoutchouc. Le caoutchouc dans les billes pressurisées peut également être devenu plus rigide, mais la rigidité globale de la bille a diminué en raison de la perte de pression d’air.
Résumé
Des observations très intéressantes et surprenantes découlent des résultats de ces tests. Certains d’entre eux sont:
- Les balles peuvent rebondir plus haut après utilisation.
- Les balles deviennent plus molles avec l’utilisation.
- Les balles perdent jusqu’à un gramme même après une utilisation minimale (si 30 rebonds et lancers par une machine à balles sont minimes).
- Chaque boule d’une boîte a un poids, un diamètre et un rebond différents.
- Chaque boîte du même fabricant peut être différente.
- Les balles rebondissent différemment sur différents axes.
- Les billes ne sont pas sphériques.
- Les balles changent de forme pendant le jeu.
- Les balles rebondissent jusqu’à 5 pouces de différentes marques.
- Certaines balles / boîtes sur étagère peuvent ne pas être légales.
- Le rebond dépend des jours de sortie de la boîte, de l’utilisation et de la température.
- Le fuzz se produit tôt dans l’usure de la balle, puis est cisaillé (ce processus aurait pu être exagéré avec la machine à balles).
Les différences abondent donc. Apparemment, pas deux balles de tennis, comme pas deux empreintes digitales, ne sont les mêmes. Personne ne peut réellement le prouver. Jusqu’à présent, les 40 millions d’empreintes digitales détenues par le FBI sont différentes, mais la prochaine pourrait bien être une copie identique du numéro 12 583 912. De même, personne ne peut prouver que toutes les balles de tennis sont différentes. Jusqu’à présent, les 26 balles que nous avons testées étaient différentes, mais il est possible que nous trouvions deux balles un jour qui sont identiques.
Balles ordinaires et Extra Duty
Quelle est la différence? Le feutre à usage régulier est composé d’une combinaison de fibres légèrement plus de laine que de fibres de nylon tissées sur un support en coton. En règle générale, les balles de service régulières sont conçues pour les surfaces molles telles que l’herbe, le tapis et l’argile. Ces balles ont un tissage plus serré, une sieste plus courte et jouent donc un peu plus vives et plus rapidement en raison de la friction et de la traînée de l’air moins importantes. Le tissage plus serré est plus résistant à l’argile, à la saleté et à l’humidité; à l’intérieur, il laisse moins de nettoyage de peluches sur le terrain et il inhibe les peluches dues à l’électricité statique.
Les balles extra duty sont conçues pour les surfaces dures telles que l’asphalte, le béton et d’autres terrains durs extérieurs. Le feutre extra-résistant a une teneur en nylon plus élevée, ce qui donne un tissage plus lâche. Le nylon ne se tisse pas aussi étroitement que la laine car c’est une fibre beaucoup plus lisse. Cela provoque le déplacement du nylon et le peluchage. Une balle moelleuse se déplace un peu plus lentement dans les airs. Le nylon est plus résistant à l’abrasion que la laine, mais sur une surface abrasive et dure, les peluches ont tendance à être coupées au fur et à mesure de leur formation.
Ainsi, si vous utilisez une balle de service régulière sur un terrain en dur, elle se peluche car la laine n’est pas bonne contre l’abrasion. Il sera également plus rapide. Si vous utilisez une balle extra-robuste sur de l’herbe ou de l’argile, elle ramassera la saleté dans le tissage lâche et deviendra plus lourde. Si la balle est pelucheuse (à la fois du terrain et de nombreux coups de spin), elle aura tendance à rester moelleuse car il n’y a pas autant d’abrasion pour la cisailler. Donc, si vous utilisez la mauvaise balle pour la surface, vous obtenez soit une balle chauve prématurément, soit une balle poilue peu performante.
En règle générale, un feutre de balle pour votre chien à chasser dans la cour arrière peut être du Dacron ou de l’acrylique non tissé à 100%. Une balle de marchandise de masse peu coûteuse pourrait avoir un feutre composé de 15% de laine, et une balle de performance sera tissée avec environ 50 à 60% de laine, les types à usage supplémentaire ayant plus de nylon.
Voir tous les articles de Crawford Lindsey, Rod Cross
Du numéro de juillet 2007
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