Des chercheurs découvrent une nouvelle façon de mesurer les balles de baseball volantes

Le système de mesure du débit de l’Université de technologie de Delft mesure le débit d’air des balles en vol libre. Crédit : Université de technologie de Delft

Alors que la saison de la Major League Baseball démarre, une question brûlante pour de nombreux fans du troisième sport le plus populaire aux États-Unis est de savoir combien de circuits ils verront cette saison.

Une nouvelle méthode de laboratoire utilise un dispositif de livraison de balle de haute précision et un système de mesure de la vitesse pour fournir de meilleurs indices sur la hauteur et la distance exactes de vol de certaines de ces balles de baseball.

Reportage dans le journal, Sciences appliquées, des chercheurs de l’Université de l’État de Washington et de l’Université de technologie de Delft décrivent la nouvelle technique, qui consiste à tirer les balles de baseball à travers une ligne de capteurs et à mesurer le changement de vitesse lorsqu’elles se déplacent le long d’une trajectoire. Le travail permet une plus grande précision que les mesures traditionnelles en soufflerie car il ne nécessite pas que la balle soit assise sur une plate-forme perchée, ce qui crée une inexactitude petite mais importante.

“Mon laboratoire effectue le test le plus précis au monde sur cette propriété”, a déclaré Lloyd Smith, professeur à l’École de génie mécanique et des matériaux et auteur principal de l’article. “Peu de gens se soucient de la portance et de la traînée au niveau que nous faisons, mais les gens s’en soucient dans les matchs de baseball.”

Bien que le baseball soit un sport populaire, les propriétés aérodynamiques des balles de baseball n’ont pas été entièrement comprises. Il s’avère que de très petits changements de traînée peuvent avoir beaucoup d’importance dans le jeu, a déclaré Smith.

Pour assurer une expérience de jeu uniforme et cohérente, la Major League Baseball n’utilise qu’un seul fabricant, Rawlings Sporting Goods, qui suit des protocoles stricts dans la fabrication des balles. La balle a une pilule de caoutchouc de liège enveloppée de trois couches de laine d’un poids spécifique et recouverte de cuir. La construction de la pilule, de la laine et du cuir est soigneusement définie, mesurée et contrôlée – même la couleur du caoutchouc doit être cohérente. Plus de 200 personnes travaillent pour l’entreprise juste pour coudre soigneusement les coutures des balles de baseball.

“Je n’aurais jamais pensé dans mes rêves les plus fous que je ferais la différence entre le cuir du ventre et le cuir du dos sur un ballon, mais c’est le cas, et il s’avère que les deux types de cuir sont différents sur un ballon, et vous trouverez moins de ventre cuir qu’il y a quelques années », a déclaré Smith.

Tout est mesuré pour être uniforme, y compris le poids, la taille, la dureté et l’élasticité de la balle, et pour maintenir le fair-play, les règles de la Major League Baseball exigent même que la balle ne soit utilisée que pour un jeu avant d’être jetée.

Malgré cette uniformité, à partir de 2015 et avec pratiquement le même baseball, les frappeurs ont commencé à faire beaucoup plus de coups de circuit.

Des chercheurs découvrent une nouvelle façon de mesurer les balles de baseball volantes

Système de mesure de vitesse à WSU qui mesure la traînée. Crédit : WSU

“L’hypothèse était que si vous fabriquiez la balle de la même manière, ces propriétés sortiraient toujours de la même manière”, a déclaré Smith. “Nous avons découvert que quelque chose avait changé.”

Lorsque l’organisation de la Ligue majeure de baseball a chargé un groupe d’experts d’étudier ce changement spectaculaire et sans précédent, les chercheurs ont découvert qu’une infime diminution de la traînée aérodynamique de la balle de seulement 3 % était responsable du changement spectaculaire des coups de circuit. Ils ont découvert qu’un petit changement dans la hauteur des coutures du ballon pouvait avoir causé au moins une partie du changement.

Mais au cours de ces enquêtes, les chercheurs ont déterminé que les techniques de mesure en soufflerie ne pouvaient pas capturer de manière adéquate les minuscules changements de traînée qui pourraient faire une énorme différence dans les coups de circuit. Les souffleries sont utilisées pour mesurer les forces de traînée dans tout, des ailes d’avion aux voitures et aux vélos, mais elles ne sont pas idéales pour les balles de baseball.

“Vous devez tenir le ballon d’une manière ou d’une autre”, a déclaré Smith, “et cela signifie qu’il y aura toujours des imperfections lorsque vous utilisez une soufflerie pour mesurer la traînée.”

Grâce à leur système de mesure de la vitesse guidé par laser, les chercheurs ont pu mesurer avec précision les changements de vitesse, puis déterminer l’accélération, les forces exercées sur la balle, sa portance et sa traînée.

“Nous avons dû revenir en arrière et regarder ce que nous pouvons faire pour rendre cela encore plus précis, et nous l’avons fait”, a déclaré Smith. “Cela n’a pas été simple à faire, et nous passons beaucoup de temps à calibrer chaque jour juste pour nous assurer que nos capteurs nous disent ce que nous pensons qu’ils sont, mais nous pensons maintenant que les mesures de traînée que nous effectuons vont pour pouvoir donner l’alerte s’il y a un changement.”

Ou si les joueurs commencent à faire sortir des balles du parc.

Les techniques pourraient être utilisées pour d’autres applications dans un certain nombre de sports, du cricket au football, a déclaré Smith. Après tout, l’aérodynamisme est important pour gagner des matchs.

“De très petites différences peuvent faire une grande différence”, a-t-il déclaré.


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Plus d’information:
Lloyd Smith et al, Baseball Drag Measurements in Free Flight, Sciences appliquées (2022). DOI : 10.3390 / app12031416

Fourni par l’Université de l’État de Washington

Citation: Des chercheurs trouvent une nouvelle façon de mesurer les balles de baseball volantes (6 avril 2022) récupéré le 7 avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-04-baseballs.html

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