Une équipe de recherche dirigée par l'Université de Tsukuba a étudié l'aérodynamique d'un ballon de volleyball à l'aide d'une soufflerie et d'un robot de frappe. Ils ont découvert que quelle que soit l'orientation d'une balle standard, le motif des panneaux présente une surface asymétrique au flux d'air, entraînant des déviations dans ses schémas de vol. Ce travail peut aider à faire la lumière sur des questions non résolues dans le domaine de la dynamique des fluides.

Aérodynamique, qui est le comportement de l'air lorsqu'il circule autour des objets, joue un rôle important dans de nombreux sports. Cela comprend le golf, base-ball, tennis, football, et bien sûr, volley-ball. Les footballeurs peuvent « plier » les coups de pied dans le but, et les lanceurs de baseball lancent des knuckleballs qui peuvent danser autour de la batte d'un joueur adverse. Dans ces cas, les propriétés aérodynamiques sont utilisées pour obtenir un avantage concurrentiel. Les scientifiques qui étudient ces phénomènes ont tendance à se concentrer sur la couche limite d'air entourant la balle. Par exemple, des fossettes sur une balle de golf peuvent la faire voler plus loin sur les disques. En effet, les fossettes réduisent la traînée en créant une couche limite d'air turbulente. Mais ces effets dépendent fortement de la vitesse de déplacement de la balle, ainsi que la rugosité de surface.

"Quand une boule sphérique se déplace dans l'air, un long enchevêtrement de turbulents, des traînées d'air tourbillonnant derrière, le faire ralentir, " explique le premier auteur Sungchan Hong. " Mais si la balle se déplace assez vite, ce sillage se rétrécit soudainement et la force de traînée s'effondre dans un phénomène appelé crise de traînée. » Si le flux laminaire de la couche limite près de la balle commence à devenir turbulent, les joueurs expérimentés peuvent profiter des effets aérodynamiques étranges qui en résultent pour faire dévier la balle de manière inattendue. En particulier, un joueur de volley-ball peut obtenir une vitesse supplémentaire sur ses services flottants avec une compréhension de ces principes.

Dans les expériences en soufflerie, les chercheurs ont découvert que les panneaux sur les ballons de volley-ball standard conduisaient à des modèles de vol imprévisibles. Ils ont également découvert qu'un motif hexagonal dans la balle réduit considérablement le seuil requis pour qu'une crise de traînée se produise, tandis que la boule alvéolée l'augmente. Par conséquent, cette étude suggère que les conditions d'une crise de traînée peuvent être contrôlées avec la conception de la surface d'un ballon de volleyball.

"Les ballons de volley les plus couramment utilisés ont six panneaux, chacun composé de trois bandes rectangulaires parallèles. Cela rend la trajectoire fortement dépendante de l'orientation de la balle. L'utilisation d'un motif hexagonal ou alvéolé à la place pourrait augmenter considérablement la cohérence de son vol, " dit l'auteur Takeshi Asai. " Cette recherche peut avoir des implications importantes non seulement dans le sport, mais aussi pour développer des drones plus efficaces et plus stables."