Des scientifiques de la Faculté des sciences de la santé et du sport de l'Université de Tsukuba ont utilisé des expériences d'aérodynamique pour tester empiriquement les propriétés de vol d'un nouveau ballon de football à quatre panneaux adopté par la Premier League anglaise cette année. Sur la base de données de projectiles et de souffleries, ils ont calculé la traînée et les forces latérales et ont constaté que la nouvelle balle était légèrement plus stable que les versions précédentes, mais ne pouvait pas voler aussi loin. Ces travaux peuvent permettre d'améliorer la conception des futurs équipements sportifs.

Les joueurs de sport savent que des millions de dollars de salaire et d'éventuelles ententes de parrainage peuvent être en jeu lors de chaque match. Les footballeurs se plaignent souvent des propriétés aérodynamiques du ballon, car un flottement aléatoire en vol peut transformer un tir inoffensif en but. Les ballons de football à l'ancienne ont 32 panneaux, avec un mélange d'hexagones et de pentagones. Plus récemment, les meilleures ligues de football ont expérimenté des versions à 6 panneaux avec des bandes similaires à celles d'un volleyball. Pour la nouvelle saison, la Premier League anglaise a présenté le ballon de football Flight 2020 de Nike, qui est annoncé comme ayant des rainures moulées qui offrent un vol constant.

Maintenant, des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont testé ces affirmations avec des expériences en soufflerie. Ils ont mesuré le coefficient de traînée de la balle, avec deux modèles précédents, en fonction du nombre de Reynolds. Le nombre de Reynolds, un paramètre important en dynamique des fluides, contrôle la transition d'un écoulement régulier à un écoulement turbulent. Selon l'auteur, le professeur Takeshi Asai, "à faible nombre de Reynolds, un écoulement régulier se produit, car la viscosité peut amortir les turbulences. Aux nombres de Reynolds élevés, les tourbillons d'air chaotiques peuvent conduire à des schémas de vol instables et imprévisibles."

L'équipe a trouvé une traînée accrue à des nombres de Reynolds élevés pour la nouvelle balle. Cela a conduit à une portée de vol réduite, mais peut également avoir réduit les forces latérales qui peuvent déstabiliser la trajectoire. Cela était particulièrement vrai dans l'orientation "asymétrique" de la balle, quand l'une des rainures était tournée vers l'avant. "Les fluctuations plus faibles des forces latérales et de portance du vol 2020 indiquent qu'il est moins susceptible de subir des changements irréguliers de trajectoire, conduisant ainsi éventuellement à une plus grande stabilité en vol, " dit le professeur Asai.

L'équipe a partiellement attribué ce compromis de stabilité au détriment de la portée à une rugosité de surface accrue. Cette découverte peut être utile pour concevoir d'autres équipements sportifs afin d'augmenter l'importance des compétences et de réduire l'impact de la chance.