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Mondial Brésil 2014 : les gardiens brillent, merci Brazuca (le ballon) ?

Nous entrons donc dans la dernière ligne droite de la Coupe du monde de football au Brésil. A l’heure de tirer les premiers bilans de la compétition, une chose est frappante : cette Coupe du monde a eu la particularité de mettre à l’honneur les gardiens de but. Il y a eut de très nombreux arrêts de gardiens et beaucoup de très beaux arrêts de surcroît. Pour preuve, un record du monde a même été battu. Le gardien américain Tim Howard, en réalisant 16 arrêts face aux Belges, est devenu le recordman d’arrêts réalisés par un gardien lors d’un match de Coupe du Monde.
Une des raisons qu’on pourrait avancer pour expliquer les performances des gardiens pourrait être ce nouveau ballon : Brazuca. Celui-ci est le résultat d’intenses recherches de la part d’Adidas pour en faire le ballon le plus aérodynamique jamais réalisé.

Tim Howard, le gardien des Etats-Unis, a battu le record du monde du nombre d'arrêts effectués en un match. Il effectué 16 arrêts pendant le match de huitième contre la Belgique.

Tim Howard, le gardien des Etats-Unis, a battu le record du monde du nombre d’arrêts effectués en un match. Il effectué 16 arrêts pendant le match de huitième contre la Belgique.

Depuis 1970, l’équipementier Adidas fournit pour chaque édition de la Coupe du Monde de football un ballon spécialement développé pour l’occasion. Le ballon de la Coupe du monde 2010 en Afrique du Sud avait été vivement critiqué par les joueurs et surtout par les gardiens de but. Nommé Jabulani (rapidement surnommé Jabulani le terrible), ce ballon avait une trajectoire flottante et fluctuante et les gardiens n’arrivaient pas à anticiper sa trajectoire. Le ballon du Mondial 2014 au Brésil s’appelle Brazuca. Selon Adidas, le design de ce ballon en fait le ballon aux propriétés aérodynamiques jamais égalés par un ballon de football. Des chercheurs – une équipe de la NASA et une équipe japonaise – se sont attelés à vérifier les affirmations de la marque aux 3 bandes.

Brazuca est composé de « seulement » 6 panneaux de polyurethane. Selon le fabricant, le ballon gardera ainsi la même forme et le même poids qu’il fasse très chaud ou qu’il pleuve des cordes. La forme inédite des ces panneaux en forme d’hélice a été optimisé pour que le ballon aille vite dans les airs tout en gardant sa forme parfaitement ronde.

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Figure 1 : caractéristiques générales du ballon Brazuca.

Les chercheurs Sungchan Hong et Takeshi Asai de l’université japonaise de Tsukuba ont testé les propriétés aérodynamiques de ce ballon en soufflerie et l’a comparé à d’autres ballons pour savoir si Brazuca était bien supérieur aux autres ballons. Ils sont également utilisé des robots tireurs pour mesurer la rotation, les points d’impact et les trajectoires. Selon leurs observations Brazuca a bien des propriétés supérieures aux ballons des coupes précédentes et en particulier à Jabulani. Les chercheurs notent néanmoins que les performances du ballon avec les 32 panneaux traditionnels sont très proches de celle du nouveau ballon. Brazuca était un ballon stable quelque soit l’orientation des panneaux au moment du tir, ce qui n’était pas le cas des ballons précédemment développés par la marque.

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Figure 2 : Les ballons testés par les chercheurs de l’université de Tsukuba. (a, b) Adidas Brazuca: petites alvéoles et 6 panneaux, (c, d) Adidas Cafusa: surface texturée et 32 panneaux mofifiés, (e, f) Adidas Jabulani: petites crêtes et 8 panneaux, (g, h) Adidas Teamgeist 2: petites protubérances et 14 panneaux; (i, j) Molten Vantaggio (ballon conventionnel): surface lisse et 32 panneaux de forme hexagonale.

Le plus important pour un ballon de foot est la rugosité de la surface, c’est ce qui va déterminer la vitesse de la balle et la vitesse à laquelle on va avoir une trajectoire flottante. On obtient également cette trajectoire quand la balle ne tourne pas sur lui-même (ou très peu). Quand une balle lisse avec des coutures se déplace sans rotation, l’air entourant le ballon est affecté par les coutures, produisant un flux asymétrique. Lorsque la balle tourne sur elle-même, il y a création de ce qu’on appelle l’effet Magnus qui donne une trajectoire en courbe.

Les ballons traditionnels, faits de 32 panneaux, ont cette trajectoire flottante à environ 50km/h. Plus le ballon est lisse et plus cette vitesse est élevée. En créant un ballon plus lisse comme l’était Jabulani, la vitesse à laquelle ce ballon avait cette trajectoire flottante a été élevée à 80-90 km/h, soit la vitesse moyenne des ballons tirés par un joueur professionnel. Cela explique pourquoi le ballon de la Coupe du monde 2010 a suscité autant de critiques. En créant un ballon avec une surface plus rugueuse, on est revenu à la situation d’avant. Cette rugosité permet également d’améliorer les propriété aérodynamiques du ballon.

Adidas a également travaillé à la géométrie des « coutures » (figure 3). Brazuca est composé de 6 panneaux en forme d’hélice joints thermiquement (par la chaleur). Les chercheurs ont observé que ces joints sont plus creusés (figure 3 ci-dessous). Autre caractéristiques du ballon, la texture de la surface est alvéolée, un peu comme ce qu’on observe sur une balle de golfe. La géométrie des joints ajouté à la surface alvéolée contribuent à la rugosité globale de la surface. Cela a pour effet de non seulement proférer un vol stable au ballon mais lui permet également de voler plus longtemps, contribuant ainsi aux bonnes performances générales du ballon Brazuca.

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Figure 3 : Représentation 3D des surfaces du ballon Brazuca (gauche) et Jabulani (droite).
La surface de Brazuca est plus rugueuse. Les joints sont également plus profonds sur la Brazuca (1,56 mm) comapré au Jubilani (0,48mm). En outre, la longueur des joints est plus longue sur le Brazuca (327cm) comparé au Jabulani (203cm). La géométrie de joints a également était travaillé sur le Brazuca (panneaux en forme d’hélice). Ces caractéristiques du Brazuca en font un ballon bien plus rugueux que le Jabulani, le rapprochant des ballons traditionnels à 32 panneaux. Ce qui explique la proximité de performance des deux types de ballons (figures 4 et 5 ci-dessous).

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Figure 4 : Comparaison des trajectoires des différents ballons. Brazuca a une trajectoire moins erratique que les autres ballons testés.

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Figure 5 : Ces diagrammes permettent de comparer les trajectoires en fonction de l’orientation du ballon au moment de la frappe. La trajectoire du Brazuca est la plus stable quelque soit son orientation au moment de la frappe.

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