Il existe peu de sports plus excitants que le baseball en séries éliminatoires, mais derrière chaque lancer se cache aussi une histoire fascinante de physique. De la gravité aux effets, la science qui façonne le jeu peut être tout aussi convaincante que l'action sur le terrain.
Lorsque les World Series reviendront à Toronto pour le sixième match, le lanceur droitier Kevin Gausman prendra le monticule. Le meilleur lancer de Gausman est le séparateur, un lancer hors vitesse qui ressemble à une balle rapide conventionnelle mais se déplace plus lentement et descend plus brusquement avant de traverser la plaque.
Les physiciens considèrent le vol d'une balle de baseball comme un exemple de mouvement de projectile. La trajectoire de la balle dépend de plusieurs forces : la force de gravité (qui tire la balle vers le bas), la force de traînée (qui ralentit la balle lorsqu'elle se déplace dans les airs) et la force Magnus (qui fait courber la balle si elle tourne pendant son déplacement).
Pourquoi les séparateurs sont si difficiles à atteindre
Alors pourquoi le séparateur est-il si difficile à atteindre ? Commencez par la vitesse. La vitesse moyenne de la balle rapide de Gausman est de 95 miles par heure (ou 42,5 mètres par seconde). Étant donné que la distance entre le monticule du lanceur et le marbre est de 18,4 mètres, cela signifie qu'il faut 430 millisecondes, soit moins d'une demi-seconde, pour que la balle rapide de Gausman atteigne le frappeur.
En revanche, le séparateur, qui se déplace à une vitesse moyenne de 85 mph (ou 38,0 m/s), prend 490 millisecondes. Cette différence de 60 millisecondes peut sembler minime, mais elle peut suffire à distinguer une frappe d'une frappe de base.
Pour le contexte, un swing typique pour un frappeur de ligue majeure prend environ 150 millisecondes. Cela inclut le temps nécessaire pour que l'œil du frappeur forme une image de la balle quittant la main du lanceur, pour que son cerveau traite cette information et envoie des signaux aux muscles de ses bras, de ses jambes et de son torse, et pour que ses muscles réagissent et balancent la batte.
Cela signifie qu'un frappeur dispose d'environ un quart de seconde pour juger de la trajectoire d'un lancer et décider s'il doit effectuer un swing. Considérant qu'il faut environ 100 millisecondes pour un clin d'œil humain, il est remarquable que les frappeurs puissent toucher n'importe quel terrain de ligue majeure.
L'importance de la chute
Le deuxième secret du séparateur est la chute. Tous les terrains de baseball chutent lorsqu'ils se dirigent vers le marbre en raison de la force de gravité, ce qui provoque l'accélération d'une balle de baseball (ou de tout objet en chute libre) vers le bas.
S'il n'y avait aucune autre force agissant sur le ballon, cela ferait chuter la balle rapide de Gausman d'environ 92 centimètres sur le chemin du marbre, et son séparateur d'environ 115 centimètres.
En pratique, cependant, il existe une autre force importante qui agit sur la balle pour s’opposer à l’effet de la gravité : la force Magnus. La force Magnus résulte de la rotation ou de la rotation d'un objet (comme une balle de baseball) lorsqu'il traverse un fluide (comme l'air).
La rotation de la balle fait que l'air se déplace plus rapidement d'un côté que de l'autre. Du côté tournant dans la même direction que le flux d’air, la vitesse de l’air augmente ; du côté opposé, il ralentit. Cette différence de vitesse de l'air crée un déséquilibre de pression, générant une force qui agit perpendiculairement à la trajectoire de la balle.
Ceci est un exemple du principe de Bernoulli, le même phénomène qui génère de la portance lorsque l'air passe autour de l'aile d'un avion.
Dans le cas d'une balle rapide, le lanceur crée un fort backspin en tirant vers l'arrière avec son index et son majeur lorsqu'il relâche la balle. Cette rotation entraîne une force ascendante, qui fait que la balle tombe bien moins que sous l’effet de la seule gravité. Plus la rotation est rapide, plus cette force de portance devient forte.
Le pitch signature de Gausman
La balle rapide de Gausman chute généralement de 25 à 30 centimètres sur le chemin du marbre, soit moins d'un tiers de la chute subie par une « balle morte » sans rotation.
Sur le splitter, il modifie sa prise pour réduire considérablement la quantité d'effet arrière, affaiblissant la force de Magnus et permettant à la balle de tomber beaucoup plus loin, environ 50 à 75 centimètres, avant qu'elle ne touche la plaque. Le résultat est un lancer qui n’atteint pas le frappeur au moment et à l’endroit où il s’attend à ce qu’il soit.
Alors que les Blue Jays se rapprochent d'un troisième titre de la Série mondiale – leur premier en 32 ans – le séparateur de Gausman offre un exemple de la façon dont la physique peut façonner la performance dans le sport d'élite. Comprendre la science derrière le terrain offre une nouvelle façon d'apprécier le jeu.
