L'impact
Les facteurs matériels
Le tennis requiert un certain matériel bien précis.
Premièrement, il y a la balle, il en existe plusieurs sortes dont la balle classique, la balle intermédiaire, la balle mini tennis et la balle en mousse. Ces différents types de balles différent par leur pression, leur diamètre et leur masse. Donc tous ces types de balles n'ont pas la même vitesse, en effet la balle en mousse est environ 75% plus lente que la balle classique, la balle mini tennis environ 50 % plus lente et la balle intermédiaire environ 25% plus lente. Elles sont donc toutes adaptées à un certain niveau et les professionnels utilisent des balles classiques.
Pour pressuriser l’intérieur des balles de tennis (la pression est aux alentours de 2 bars), un produit chimique est déversé dans la balle de tennis avant le collage. Ce produit va libérer un gaz à l’origine de la pression dans la balle. Le caoutchouc n’étant pas imperméable, le gaz s’échappe petit à petit de la balle de tennis.
C'est pourquoi la plupart des balles neuves sont conservées dans des tubes pressurisés, empêchant ainsi la balle de se dégonfler. Lorsqu’on achète ses balles de tennis et que l’on ouvre le tube sous pression, la balle commence à se dégonfler.
De plus, les joueurs de tennis professionnels changent leurs balles tous les neufs jeux lors des matchs de compétition.
Il est à noter qu’il existe des balles de tennis sans pression, avec un caoutchouc plus épais, et dont la durée de vie est plus importante, mais ces balles sont assez rares.
C'est le maintien de la pression de ce gaz qui garantit la qualité du rebond de la balle et c'est aussi sa masse car une balle avec plus de pression aura une plus grande masse donc elle sera plus rapide (énergie cinétique : 1/2*masse*(vitesse au carré) ) La balle avec pression conserve plus d'énergie et donc de vitesse lors de l'impact, cette vitesse lui permet de "s'arracher" à l'attraction terrestre. Sur la vidéo on voit que la balle neuve, à droite, rebondit plus haut que la balle plus vieille, à gauche.
Deuxièmement, il y a la raquette qui possède plusieurs caractéristiques. Certaines de ces caractéristiques permettent de gagner plus de puissance. En effet, la taille du tamis, le plan de cordage, le profilé, l'équilibre, le poids, la souplesse et la rigidité, la composition, la longueur influent sur la puissance transmise à la balle.
-La taille du tamis détermine la puissance et la tolérance de la raquette. Il ne peut excéder 39,37 cm en longueur, 29,21 cm en largeur et 709,67 cm² en surface. Plus le tamis est grand, plus la surface confortable pour frapper la balle est importante et plus les erreurs de centrage sont pardonnées au détriment de la précision. Lorsqu’il est petit, le contrôle est favorisé alors que lorsqu’il est moyen ou grand il apportera plus de puissance car plus les cordes centrales sont longues (à l'intérieur du cadre), plus il y aura de puissance.Cela est dû au fait que les cordes agissent comme des ressorts donc si la corde est plus grande, elle s'étirera plus et ainsi elle restituera plus d'énergie.
Sur les photos suivantes, on voit bien que la corde plus longue s'étire plus.
-De plus, le tamis peut accueillir 14, 16 ou 18 cordes « montants » et 18, 19, 20 ou 22 cordes « travers ». Plus la balle est en contact avec une densité importante de cordes plus on peut lui donner la précision que l'on désire. Moins il y a de cordes, moins il y a de contrôle mais davantage de puissance et de prise d'effet. Plus le plan de tamis est dense, plus le cordage de tennis offre de contrôle mais moins de vitesse de balle et de prise d'effets. Une raquette avec 16 montants offre plus de prise d'effets et de puissance alors qu'une raquette avec 18 montants offre plus de contrôle de balle. Comme dit précédemment, cela est dû à un étirement de la corde. En effet, si il y a plusieurs cordes, elles vont se partager l'énergie de la balle et ainsi moins s'étendre que s'il y avait qu'une corde et donc restituer moins d'énergie.
(à gauche seulement une corde, à droite quatre cordes)
-De plus, il y a le profilé (l'aérodynamisme), plus le cadre est épais, plus il est aérodynamique et dégage de la puissance (raquette rigide en général) alors qu'un profilé fin est plus classique, confortable et apporte en général davantage de contrôle. La largeur du profilé détermine la puissance et la tolérance au détriment de la précision : plus le cadre est large, plus on gagne en puissance et en tolérance ; plus il est fin, plus on gagne en précision.
-De surcroît, l'équilibre influe aussi sur la vitesse de la balle. Il est donné en cm et correspond à la distance de la base du manche jusqu'au point d'équilibre de la raquette. Si l'on veut obtenir un gain de maniabilité, on priviliégiera un équilibre plutôt en manche (<32cm) alors que si l'on désire obtenir un gain de puissance, on priviliégera une raquette plus en tête (>34cm).
-Ensuite, il y a la rigidité de la raquette qui correspond à la capacité de déformation du cadre de la raquette lors de l’impact avec la balle.
Indiquée par l’indice de Rahmen (RA), la rigidité dépend de la nature des matériaux utilisés dans la fabrication. Une raquette est dite souple lorsque l’indice se situe entre 55 et 60 RA, semi-rigide entre 62 et 67 RA, et rigide au delà de 67 RA.
Si une raquette est rigide, on obtiendra plus de puissance mais moins de contrôle. A l'inverse, plus une raquette est souple, plus la balle reste en contact longtemps avec les cordes donc on aura plus de contrôle mais moins de puissance. Lorsqu'une raquette frappe une balle le contact est tres bref et toute flexion de la raquette correspond à une perte d'energie. La rigidité de cette raquete lui permet de transferer un maximum d'energie à la balle.
-Comme dit précedemment, la composition rentre en jeu dans la rigidité de la raquette et donc dans la puissance. Elle détermine le poids et la maniabilité mais aussi la puissance et le confort. Une composition en aluminium apporte légèreté et robustesse. Une raquette en graphite combine la légèreté et la rigidité. Une raquette en fibre de carbone associe souplesse et confort. Une raquette en titanium apporte une très grande rigidité. Donc pour une plus grande puissance, il faut privilégier une raquette en titanium.
-Pour finir, il y a le poids de la raquette. Il varie entre 200gr et 270 gr pour les raquettes cordées des enfants et des débutants et entre 240 et 360/370 gr pour les raquettes cordées des juniors et des compétiteurs de tout niveau. Le poids d'une raquette influe sur trois paramètres : Sensation, puissance et maniabilité. Pour un gain de puissance, on va prendre une raquette plus lourde.
Dans l'expérience suvante nous voyons qu'en rajoutant des poids sur le projectile (donc la raquette), le receveur (donc la balle) va plus vite car la "force" transmise à la balle est égale à 1/2*masse*(v^2), ce qui correspond à l'énergie cinétique donc forcément si une raquette est plus lourde, elle va transmettre plus de puissance.
sans poids avec poids
Dans ces vidéos,nous utilisons des coussins d'air c'est à dire un mobile lanceur et un mobile receveur sur lesquels on peut ajouter des masses et qui vont simuler un impact. Le mobile receveur va dessiner un point toutes les 60ms. Au plus les points sont rapprochés, au plus la vitesse du mobile est lente et inversement. Sur ces vidéos on simule un impact entre une raquette (mobile lanceur) et une balle (mobile receveur) en ajoutant 2 masses au mobile lanceur qui pesait 0.62kg à l'origine donc dans la première vidéo et qui en pése 1.3 dans la deuxième.
On remarque que les points sont plus espacés et donc que la vitesse du mobile receveur (la balle) est plus élevée après l'impact avec le mobile plus lourd. On en conclue qu'une raquette plus lourde apporte plus de puissance et augmente la vitesse de la balle durant le service.
En conclusion, on peut dire que pour une puissance maximale, il faut une raquette lourde, rigide, avec un équilibre en tête, un cadre large, 14 cordes montantes et 18 cordes de travers et un grand tamis. Cependant, si on choisit ce type de raquette, on aura une puissance maximale au détriment d'autres qualités comme le contrôle.
Troisièmement, il y a le cordage qui est important puisque quand une balle est frappée au niveau du centre de cordage, elle est renvoyée avec une puissance maximale et engendre peu de vibrations. Les raquettes modernes possèdent un grand centre de cordage situé dans la partie superieure du tamis. Tous les cordages ne se destinent pas au même type de joueurs et de raquettes. Les cordages de tennis sont conçus pour répondre aux exigences différentes des joueurs.
Il y a les cordes simples, doubles ou triples guipages dont la construction possède un noyau central entouré d'une structure simple, double ou triple filaments. Ce sont généralement des cordes économiques aux rendements basiques.
Il y a le cordage en monofilament. Le monofilament est une corde synthétique ne comportant qu'un noyau. Elle est très résistante et inconfortable du fait qu'elle n'absorbe que très peu de vibrations. Les matériaux utilisés sont le polyester, le polyéther ou un mélange de matériaux différents (copolyester). L'avantage des cordages de tennis en monofilament est leur résistance augmentée, un meilleur contrôle de balle et une meilleure prise d'effet.
Il y a les cordes avec une âme centrale et un simple guipage. L'âme centrale est en monofilament avec une couche de filaments torsadés autour de cette âme centrale. Cette construction de cordage est utilisée pour une utilisation économique de beaucoup de nylon. L'âme centrale donne de la résistance au cordage tennis pendant que la couche de filaments donne plus de jouabilité qu'un monofilament classique.
Et les cordes avec une âme centrale et un double guipage. La construction de ce cordage possède une âme centrale en monofilament avec deux couches de fibres autour de l'âme centrale. L'âme centrale en monofilament donne de la résistance bien que ce monofilament soit plus fin que dans une construction avec simple guipage. Les deux couches donnent plus de jouabilité au cordage qu'un simple guipage.
Il y a aussi le cordage en multifilament qui ne possède pas d'âme centrale mais est composé de centaines ou milliers de filaments (synthétiques ou naturels ) tressés ensemble enveloppés d'une couche protectrice (guipage). Le cordage tennis en multifilament aura tendance à s'effilocher avec l'usure. Le multifilament est le cordage le plus proche du boyau naturel et offre un excellent confort. Il offre une grande jouabilité, une bonne vitesse de balle et absorbe très bien les vibrations. Le principal inconvénient est sa tendance à casser plus rapidement qu'un monofilament avec une âme centrale. Les multifilaments ont souvent tendance à être plus chers que les cordes à guipage, mais sont une alternative bon marché au boyau naturel. Les fabricants de cordage ont renforcé les multifilaments en y ajoutant des structures de titane ou de polyester afin d'en rallonger la durée de vie.
De plus, il y a le cordage multicoeur avec couche protectrice. Ce cordage utilise des systèmes complexes multicoeurs utilisant une variété de fibres différentes dans chaque cœur. Ces milliers de petites fibres augmentent la jouabilité et l'élasticité de la corde. Certaines des fibres utilisées sont faites en polyester dur pour augmenter la résistance.
De surcroît, il y a le boyau qui est le plus ancien des cordages, il est issu de l'intestin de bœuf. Ce cordage reste une référence tant il est confortable à jouer, souple pour une excellente restitution d'énergie et pour un rendement linéaire (Tenue de tension excellente). Cette qualité ce paye hélas au prix fort. Il est aussi le seul à être sensible aux variations de température et d'humidité. Avant l'arrivée des nylons et des multifilaments, le boyau était le seul cordage de tennis disponible. Aujourd'hui aucun cordage n'obtient une meilleure jouabilité, puissance, confort et sensation bien que des multifilaments s'en rapprochent. Le boyau reste le cordage de tennis qui possède le meilleur rendement.
On utilise aussi des cordages hybrides qui consistent à avoir deux cordages de tennis différents sur les montants et les travers. L'utilisation courante d'un hybride est de poser le monofilament dans les montants et le multifilament dans les travers. Les montants vont donner de la résistance et les travers plus de jouabilité. Les monofilaments peuvent également être utilisés en hybride sur les montants avec un cordage en multifilament dans les travers pour donner un bon compromis résistance/jouabilité.
Ensuite, ces cordages sont plus ou moins épais (la jauge) et ils sont aussi plus ou moins tendus (la tension).
Le diamètre des cordages commercialisés est compris entre 1,10 mm à 1,43 mm. La jauge influence l’élasticité, le maintien de la tension, le confort et la durée de vie du cordage. Plus le cordage sera fin, plus il sera dynamique, plus il sera épais, plus sa durée de vie sera importante. Plus la jauge est fine, plus le cordage de tennis génère de la puissance, des effets, offre plus de confort mais offre une moins bonne résistance et perd sa tension plus rapidement . Plus la jauge est épaisse, plus le cordage génère du contrôle, offre de la résistance mais génère moins d'effets et possède moins de confort.
La tension est l'étirement de la corde lors de la pose. La tension influe sur la rigidité du plan de tamis du cordage. C'est une mesure importante à prendre en compte car elle va permettre d'optimiser les sensations de jeu. Deux raquettes différentes avec le même cordage de tennis à la même tension aboutiront à une mesure de rigidité différente et le comportement du cordage sera donc différent et se jouera différemment. Plus la tension est élevée plus le cordage se rigidifie pour lui supprimer son élasticité et donc sa puissance mais le joueur obtiendra davantage de contrôle. Inversement plus le cordage sera peu tendu plus il restituera de puissance et le l’énergie (effet trampoline). Les tamis qui possèdent un plus grand tamis doivent être cordés à une tension plus élevée. Plus un cordage de tennis est élastique, plus vous aurez de puissance.
Les basses tensions offrent plus de puissance mais moins de precision alors que les tensions hautes offrent plus de contrôle de balle.