En sport les caractéristiques de la balle conditionnent l'aire de jeu

D'une table de ping-pong au terrain de golf, les dimensions des terrains de jeux de balles varient dans de très fortes proportions. Ces grandeurs ont été définies à l'origine de manière empirique tout simplement en jouant au sport concerné.

Contre toute attente, dans une étude effectuée par des chercheurs de l'École Polytechnique de Palaiseau et de l'ESPCI à Paris ont constaté que la taille des terrains de sport suivent des lois universelles, plus précisément la superficie de la zone de jeu est fortement corrélée avec la portée maximale de la balle associée, qui à son tour peut être calculée à partir des propriétés physiques de celle-ci.

De même, cette corrélation permet de classer les sports de balle en deux grandes catégories. Les jeux de précision avec cible et les jeux de précision réflexes.

Baptiste Darbois Texier, Caroline Cohen, Guillaume Dupeux, David Quéré et Christophe Clanet, chercheurs aux écoles Polytechnique à Palaiseau et à l'ESPCI à Paris, ont publié un document sur la corrélation entre la taille du terrain de sport et les types de balles utilisées dans un récent numéro du New Journal of Physics. 

Dans leur étude, les chercheurs ont analysé 13 sports, impliquant chacun une balle ou un autre projectile par exemple, un volant au badminton. Chaque balle dispose d'une caractéristique différente, définie comme la distance maximale que peut parcourir la balle en un seul coup. A l'extrême la balle de golf qui peut être envoyée sur des centaines de mètres, à l'autre extrême le volant de badminton, présente une portée maximale d'environ 4 à 5 mètres en raison de sa plus grande résistance de l'air.


Bien que les caractéristiques pour chaque balle puissent être déterminées de manière empirique, les chercheurs montrent qu'elles peuvent également être déterminées par un calcul qui comprend le rayon de la balle, sa masse, sa vitesse maximale, sa vitesse d'envolée, et l'angle optimal de lancement, afin de maximiser la trajectoire. En déterminant la taille du terrain en fonction du type de balle, les chercheurs ont découvert une forte relation linéaire suivant les caractéristiques de la balle, et les dimensions du terrain de jeu. La corrélation entre la taille du terrain de sport et la balle implique qu'une fois le type de balle choisie, il est possible de prédire la taille du terrain sur lequel le sport doit être joué.

Parmi les 13 sports analysés ici, deux d'entre eux squash et la pelote Basque "jaî alaî" (pelote Basque) s'écartent de la corrélation en ayant un terrain plus petit que prévu. Cependant, les deux sports sont joués avec des murs sur les côtés pour garder la balle dans le domaine, ce qui explique les écarts.

Dans la deuxième partie de leur étude, les chercheurs ont étudié le temps qu'il faut à une balle pour traverser toute la longueur du terrain à sa vitesse maximale. Pour certains sports, comme le squash, ping-pong, tennis, volley-ball, ce temps est inférieur ou égal au temps de réaction d'un joueur (qui est généralement d'environ 1 seconde). Dans cette première famille de sports, les réflexes et la précision sont très importants. De plus ces sports ont de petits espaces par rapport aux caractéristiques des balles utilisées, il est souvent difficile de garder la balle dans les limites.

La deuxième famille principale des sports, qui comprend le baseball, le softball, le handball, le lacrosse, le golf, le football et le basket-ball, le temps nécessaire à une balle pour traverser le terrain est beaucoup plus long que le temps de réaction d'un joueur, et nécessite souvent plusieurs coups pour se déplacer d'un côté à l'autre de l'espace de jeu. Tous ces sports à grand terrain impliquent une cible, que ce soit un panier de basket ou des buts. Ces sports nécessitent également de la stratégie et (généralement) un travail d'équipe au lieu de réflexes rapides.

Les chercheurs ont également constaté que certains sports ne correspondent pas tout à fait à ces deux familles. Un de ces sports est le badminton, le volant peut rapidement survoler toute la cour (comme dans les sport de précision et de réflexes), mais en restant dans les limites du terrain. Ces traits impliquent que le badminton peut être considéré comme un "jeu de pur réflexe," et la précision est de moindre importance. D'autre part, un jeu qui serait le contraire du badminton serait celui qui exige un haut degré de précision, mais peu de réflexe. Les chercheurs suggèrent le billard qui correspond à cette description, mais est au-delà de la portée de l'étude.


Une meilleure compréhension des sports, y compris les différents types de compétences requises pour les jouer, peut avoir des implications pour la compréhension des activités humaines qui vont bien au-delà du monde de l'athlétisme. Comme les chercheurs l'expliquent, les jeux sportifs sont souvent considérées comme des métaphores de l'activité humaine. En sciences, par exemple, une approche rapide, intuitive pour résoudre les problèmes reflète la famille de réflexes et de précision de certains sports, tout en utilisant une approche déductive étape par étape qui reflète la stratégie requise par les sports de cibles.

Les chercheurs rappellent comment Genia Peierls, comparait les scientifiques à des "joueurs de tennis", qui se dirigent vers le filet pour se confronter à l'adversaire, ou aux golfeurs, qui poussent patiemment les balles de nombreuses fois dans une quête solitaire d'atteindre le but. Les chercheurs concluent que, que ce soit sur le terrain de sport ou dans le milieu du travail, les deux modèles sont essentiels.

Pour plus d'information voir : http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/ ... 033039.pdf