Comment SOLIDWORKS Simulation met en lumière la physique du football ?
Comment fonctionne exactement la physique derrière le football ? Grâce aux outils de simulation SOLIDWORKS, nous avons découvert la science derrière le sport le plus populaire au monde.
C’est un fait : le monde entier adore le football (ou « soccer » en Amérique du Nord). On compte plus de quatre milliards de fans de football à travers le monde, et la passion des supporters pour ce sport a donné naissance à certains des tournois internationaux les plus importants et les plus suivis.
C’est un sport physique, tant au sens littéral que métaphorique. Les prouesses que les footballeurs réalisent avec leurs pieds sont impressionnantes, tout comme la science qui les sous-tend. En effet, l’histoire de ce sport et la ferveur de la communauté des supporters nous ont inspirés ici, chez SOLIDWORKS. C’est une chose de regarder un match de football ; c’en est une autre de comprendre la physique qui le régit.
Nous avons réfléchi au passé, au présent et à l’avenir du football. Comment ce sport a-t-il évolué au fil des siècles (voire des millénaires) de son existence ? Lorsqu’un footballeur « courbe le ballon à la manière de Beckham », comment la physique qui sous-tend ce tir fonctionne-t-elle ? Et alors que la collecte de données et les indicateurs prennent de plus en plus d’importance dans tous les sports, comment les nouveaux composants électromagnétiques, sur le terrain comme en dehors, vont-ils influencer le jeu ?
Comprendre la physique du football grâce à SOLIDWORKS
La simulation permet de répondre à toutes ces questions et à bien d’autres encore. SOLIDWORKS dispose d’une gamme de solutions de simulation puissantes couvrant un large éventail de types de simulations. Grâce à des outils conçus pour les ingénieurs et les concepteurs, ainsi qu’à des solutions avancées prêtes à l’emploi pour les analystes, la gamme SOLIDWORKS Simulation permet de répondre aux questions posées par la physique.
Nous avons utilisé des simulations structurelles, fluidiques et électromagnétiques pour répondre à nos questions sur le football américain. Ces réponses permettent de mieux comprendre la conception des produits, les meilleures pratiques d’ingénierie et bien plus encore. Lorsque vous comprenez exactement comment un produit se comporte dans des conditions réelles, vous pouvez optimiser ses performances sans gaspiller de temps ni de ressources. Et lorsque vous le comprenez en prenant pour exemple le sport sans doute le plus populaire au monde, vous pouvez atteindre vos objectifs (vous comprenez le jeu de mots ?).
Dans cette série d’articles, nous explorons comment la simulation peut vous aider à comprendre le football et bien plus encore.
Simulation structurelle : tester et faire évoluer l’équipement pour des performances optimales
La simulation structurelle utilise l’analyse par éléments finis (FEA) pour prédire comment une structure physique réagira à des charges externes. Elle répond aux questions suivantes : ce produit va-t-il se déformer, se casser ou vibrer excessivement ? Et si tel est le cas, quelles modifications peut-on apporter à la conception ou aux matériaux du produit pour optimiser ses performances ?
Mais qu’en est-il d’un produit destiné à être frappé du pied ? Lors du premier tournoi international de football, en 1930, les ballons étaient en cuir. Ce matériau non imperméable pouvait devenir un danger sur le terrain en raison du poids de l’eau absorbée lors des matchs sous la pluie. Si l’on ajoute à cela le poids et la lourdeur des anciennes chaussures de football, il n’est pas étonnant que les matériaux et la conception des ballons aient tant évolué au cours du siècle dernier.
Grâce à SOLIDWORKS Simulation Premium et SOLIDWORKS Simulation Analyst sur le cloud, nous avons comparé les performances d’un ancien ballon en cuir et d’un nouveau ballon de match de 2026. En appliquant des forces virtuelles imitant un tir puissant, nous avons pu observer précisément comment les matériaux résistaient et comment leur évolution a permis d’obtenir un meilleur ballon.
Simulation des écoulements : percer les secrets de l’aérodynamique du football
Nous avons réalisé que les footballeurs professionnels d’aujourd’hui sont, en réalité, des maîtres de la physique. En frappant un ballon d’une certaine manière, avec une partie précise du pied, à une certaine vitesse et avec une certaine accélération, ils parviennent à faire dévier et courber leurs tirs en plein vol. La physique qui sous-tend ce mouvement repose sur la dynamique des fluides et l’effet Magnus. Ce phénomène physique se produit lorsqu’un objet en rotation s’écarte de sa trajectoire rectiligne lorsqu’il se déplace dans un fluide, tel que l’air.
La simulation des fluides ou des écoulements utilise la dynamique des fluides computationnelle (CFD) pour tester ces effets de manière virtuelle. Grâce à SOLIDWORKS Flow Simulation, nous avons testé la trajectoire d’un ballon et visualisé les principes scientifiques précis qui régissent sa trajectoire, sa rotation et son aérodynamique globale.
En testant différentes formes de panneaux, profondeurs de coutures et textures de surface, les experts en physique appliquée peuvent aider les experts en physique du football à concevoir des ballons qui se contrôlent correctement et se comportent comme le souhaite le footballeur. Ces essais virtuels réduisent le besoin de prototypes physiques et aident les fabricants à créer des produits offrant des performances constantes quelles que soient les conditions météorologiques.
Simulation électromagnétique : rendre visible l’invisible
L’avenir de tous les sports, y compris le football, est imprégné de technologie. Prendre des décisions cruciales dans le sport professionnel exige des choix en une fraction de seconde qui peuvent influencer l’issue d’un match. Désormais, grâce à des capteurs, des antennes et d’autres équipements électroniques intégrés, les données de match ne reposent plus uniquement sur l’œil de l’arbitre. Le football moderne intègre désormais une technologie de suivi intelligente directement dans les ballons, les appareils portables des joueurs et les stades.
Mais aujourd’hui, tout le monde possède un appareil connecté, qu’il s’agisse d’un téléphone, d’une montre ou de lunettes. Comment tester et garantir que les bonnes données sont bien enregistrées dans un stade accueillant plus de 60 000 supporters en liesse ?
C’est là qu’intervient Electromagnetics Engineer, optimisé par CST Studio Suite. Nous avons utilisé ce puissant outil de simulation électromagnétique pour analyser les performances de l’antenne à l’intérieur d’un ballon de match afin de garantir que le signal reste puissant et clair. Bien que les signaux électromagnétiques soient invisibles à l’œil nu, les logiciels de test virtuels permettent de recueillir facilement des données sur ce qui arrive à un ballon lorsqu’il est tiré dans les filets ou qu’il rate de peu le but.
Au-delà du terrain : l’impact de la simulation sur le développement de produits
La physique du football s’est avérée un sujet passionnant et captivant pour mettre en œuvre les outils de simulation SOLIDWORKS. Les mêmes technologies de simulation qui optimisent la trajectoire d’un ballon en rotation ou le fonctionnement d’une puce de suivi intelligente s’appliquent directement à d’autres secteurs exigeants.
Les constructeurs navals utilisent la simulation des écoulements pour réinventer la construction navale. Les concepteurs de dispositifs médicaux ont recours à la simulation structurelle pour s’assurer que les implants résistent aux mouvements du corps. Les entreprises aérospatiales testent les performances et l’emplacement des antennes afin de garantir une communication fiable en vol. Les vastes capacités de ces solutions de simulation aident les organisations du monde entier à réduire leurs coûts, à accélérer le développement et à fabriquer des produits de meilleure qualité.
Utilisez-vous la simulation dans votre processus de conception ? Souhaitez-vous découvrir comment vous y prendre ? Restez à l’écoute pour découvrir plus en détail comment les solutions de simulation SOLIDWORKS transforment le football (ou soccer, pour nos amis nord-américains) et comment elles peuvent également transformer votre processus de développement de produits. Rendez-vous sur notre site Web pour en savoir plus sur la simulation de classe mondiale et le football de classe mondiale.
Dans notre prochain article, nous nous pencherons sur l’histoire du football et sur la manière dont la simulation structurelle peut démontrer empiriquement pourquoi le choix de nouveaux matériaux peut vous aider à atteindre vos objectifs.