Chiralité du volant

Au badminton, la géométrie des volants donne l’avantage à certains et le type de volant utilisé influence la fluidité du jeu.

Saviez-vous qu’un smash peut atteindre 565 kilomètres par heure ? C’est ce qui fait du badminton le sport de raquette le plus rapide au monde ! Les recherches en physique du sport sont multiples et visent à comprendre les phénomènes scientifiques sous-jacents à cette pratique sportive.

Les caractéristiques des volants sont étudiées depuis plusieurs années. Son faible poids, associé à sa forme, induit une force de frottement importante dans l’air. Ces caractéristiques rendent sa trajectoire très particulière.

Sur un service, la trajectoire montante oblique est pratiquement linéaire alors que le volant tombe ensuite à la verticale, à une vitesse constante d’environ 24 km/h. Les volants en plumes ne se déforment pas avec la vitesse, ce qui permet un contrôle optimal du jeu. Cependant, les plumes ne résistent pas longtemps aux coups imposés par les joueurs. C’est pourquoi ils sont réservés aux professionnels.

Ainsi, pour un seul match, une quarantaine de volants en plumes d’oie est parfois nécessaire ! Les volants synthétiques (en nylon), plus flexibles, ont été inventés pour pallier ce manque de résistance. Plus durables, ils sont restreints à l’usage des débutants et aux loisirs.

Cependant, le jeu s’en trouve altéré : la déformation de leur jupe avec la vitesse au contact de l’air rend les trajectoires difficilement contrôlables. C’est le résultat d’une étude en aérodynamique effectuée en Inde et publiée en janvier 2024 dans la revue Physics of Fluids. En effet, les chercheurs ont examiné les forces de frottement exercées sur le volant en plastique à plusieurs vitesses de vol. Ils ont observé qu’à partir de 144 km/h, la jupe s’écrase. Son contact avec l’air diminuant, la force de frottement décroit et le volant est alors beaucoup moins freiné. Sa trajectoire devient plus parabolique.

Conclusion : la longueur de la trajectoire d’un volant en nylon est plus difficile à contrôler que celle d’un volant en plumes d’oie.

Au slice, les gauchers ont l’avantage

23 % des joueurs de badminton sont gauchers. En ce qui concerne les sports de raquette, il est déjà admis que les gauchers possèdent des avantages physiologiques. Ils sont notamment habitués à jouer face à des droitiers, tandis que l’inverse est moins vrai.

De plus, « les informations visuelles et spatiales sont traitées dans l’hémisphère droit du cerveau, qui contrôle les mouvements de la partie gauche du corps, ce qui diminue le temps de réaction », ajoute Eric Collet, professeur à l’Institut de physique de Rennes et auteur d’une vaste étude sur les différences entre gauchers et droitiers.

Ses travaux sont publiés dans les Comptes rendus de Physique de l’Académie des sciences : en octobre 2023, Eric Collet a filmé des échanges lors des internationaux de France à Rennes. À l’aide d’une caméra ultra-rapide, il a mis en évidence que la géométrie du volant avantage les gauchers.

Ces vidéos en slow motion ont permis d’observer les volants dans l’air, avec une résolution de 3700 images par seconde. Résultat : une fois renvoyé, le volant tourne sur lui-même dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Cette rotation résulte de la chiralité du volant, à savoir son caractère non superposable à lui-même dans un miroir. Les 16 plumes sont accrochées sur le bouchon et se succèdent en forme d’hélice orientée vers la gauche. L’écoulement de l’air met alors le volant en rotation.

Pendant un slice, les joueurs « frottent » le volant depuis le fond de court pour l’envoyer sur un côté du terrain adverse. Les droitiers qui exécutent ce mouvement accélèrent la rotation naturelle du volant. Pour les gauchers, c’est une autre histoire. Le volant repart avec une rotation horaire, ce qui augmente la force de frottement. Ensuite, il s’arrête de tourner, puis tourne dans le sens anti-horaire naturel. Le volant ralentit alors davantage sur un slice de gaucher et tombe plus verticalement après le filet, ce qui met plus en difficulté l’adversaire que sur un slice de droitier.

Lien video Le badminton du Gaucher