Etude de la rigidité d'une raquette de tennis

[Invité loken]

Bonsoir,

Je suis actuellement en maths spé et je réalise dans le cadre de mon TIPE ( sorte de travaux encadrés) une étude sur la rigidité de la raquette de tennis.

Plus particulièrement je voudrais montrer que l'énergie absorbée par le cadre lors de l'impact n'est pas restituée à la balle, car la déformation du cadre est trop lente. Ce qui fait qu'il n'y pas l'effet trampoline que l'on retrouve avec le cordage et donc plus une raquette sera rigide et plus elle sera puissante.

J'ai commencé par modéliser une raquette avec un logiciel de CAO pour y simuler un impact de balle et ainsi étudier de manière quantitative, en utilisant les outils de calcul du logiciel, le phénomène désiré. Mais plusieurs problèmes sont apparus: Tout d'abord pour faciliter le modèle, j'ai placé une barre verticale modélisant les montants et une horizontale modélisant les travers à l'intérieur du cadre, pour y appliquer un effort à l'intersection des deux barres, et lorsque je réalise la simulation, en utilisant des modules de Young à peu près correspondant à la réalité pour le cadre et le pseudo-cordage, la déformation du cadre ne correspont pas du tout à la réalité. S'en suit le problème de la valeur de la norme de la force à appliquer.. J'ai donc modifié les valeurs pour obtenir un modèle à peu près cohérent avec la réalité mais du coup je perds l'aspect quantitatif de l'étude.

D'autre part pour confirmer la validité du modèle j'ai réalisé en parallèle une étude expérimentale à l'aide d'une machine à corder disponible dans mon lycée. En effet, en l'utilisant d'une manière peu orthodoxe (j'ai placé la raquette perpendiculairement au charriot de tirage, en fixant le manche à l'aide d'un étau), j'ai pu excercé une force du même type que celle appliqué sur le modèle et ainsi valider le modèle : les deux expériences coïncidaient.

Cependant la force exercée ne correspond pas à un impact de balle, puisque lors de ce dernier la force n'est exercée qu'un cours laps de temps alors que dans mes études la force est constante. La machine étant électronique je pourrais éventuellement appliquer la force qu'un cours instant pour essayer d'observer des oscillations du cadre, mais cela resterait une pure étude qualitative (Je peux tout de même mesuré le déplacement du cadre avec un comparateur). De même que sur le logiciel je pense pouvoir appliquer un force sur un temps défini, encore reste-t-il à déterminer ce temps.

Voilà si vous avez des conseils à me donner sur la suite de mon étude ou pour remédier à mes problèmes rencontrés, ou des questions, surtout n'hésitez pas !

Cordialement.

Vincent.

[K-mille]

pour les vibrations, j'ai peut-être une piste sur le montage expérimental. Ce que j'avais fait pour mon TIPE sur les anti-vibrateurs, c'est que j'avais bricolé un capteur piezzo électrique que j'avais relié à un oscilloscope. C'est assez facile de montrer qu'étant donnée la masse du capteur piezzo la seule influence qu'il a sur les oscillations du cordage comme de la raquette, c'est une atténuation. Pas de déphasage ni rien comme ça.

Après, le soucis pour appliquer un modèle à la Young, c'est que le cadre n'est pas une éprouvette : les fibres ne sont pas réparties uniformément donc tu n'as pas une masse surfacique uniforme. À la rigueur je pense qu'étant donné que tu es en 2D (ce qui se passe dans la largeur de la raquette tu t'en fous) tu dois pouvoir ramener la forme de la raquette à un bâton avec des propriétés calculées...

Idem pour la rigidité : elle n'est pas uniforme le long de la raquette...

[Anthonyj31]

ça me rappelle mon cours de "structure composite" de cette année ou on a vu l'orientation des fibres de la raquette qui sont fait de sorte à compenser la torsion, la flexion,... dans le cas où la balle tape le cadre à différents endroits avec des fibres à 90, 45, 0°,...

Bon courage à toi