Il y a des gestes qui sont restés dans la légende du football, attachés à jamais au nom d'un grand joueur : le coup franc de Roberto Carlos contre la France, le pointu de Ronaldinho contre Chelsea en Ligue des champions… Autant d'exploits qui laissent les spectateurs extatiques, médusés devant l'apparent miracle d'une balle qui fuse à une vitesse phénoménale ou prend une trajectoire qui défie l'entendement. Certains croyants y voient l'intervention divine, beaucoup de supporters, le génie d'une idole. Les physiciens avertis, une simple équation. Quoique… Au laboratoire d'hydrodynamique de l'Ecole polytechnique, ils sont une petite poignée de passionnés à s'être rassemblés autour de Christophe Clanet, directeur de recherche et spécialiste de la physique des milieux déformables, fluides et élastiques. Leur marotte ? Tenter d'expliquer les mouvements fous du ballon rond par la physique. «L'idée, c'est de regarder le foot avec un œil de physicien», explique Caroline Cohen. La jeune agrégée de physique, passée par l'Ecole normale supérieure de Cachan, sort justement d'une «réunion foot». Comprenez, une réunion de scientifiques qui parlent de foot. Elle travaille depuis trois mois sur le pointu, ce geste où la jambe vient frapper le ballon avec la pointe du pied, le propulsant généralement beaucoup plus fort -mais avec moins de précision- que par un «plat du pied». Parce que beaucoup de débutants l'adoptent par réflexe, le «pointard», comme il est appelé péjorativement, est souvent associé à un manque de technique, utilisé notamment par les défenseurs aux pieds carrés se retrouvant seuls face au but. Mais quand il est effectué avec la classe et la maîtrise d'un génie brésilien, c'est une autre affaire. «Tous les footballeurs savent que ça va plus vite, c'est l'instinct du joueur», explique Caroline, qui se défend aussi sur le terrain. «Mais pourquoi ? La vérité c'est qu'on ne sait pas trop.» Certains effets sont biens connus, comme les frappes «enroulée» et «de l'extérieur» du pied qui font dévier un ballon auquel on impulse une rotation lors de la frappe. Le succès du fameux coup franc de Roberto Carlos est ainsi lié au comportement de la zone de turbulences située à l'arrière du ballon -et pas seulement au «simple» différentiel de pression de «l'effet magnus», comme on peut le lire parfois. Par sa rotation, ce dernier modifie l'équilibre de la couche d'air qui l'entoure et génère une force perpendiculaire à la trajectoire. Le ballon s'écarte subitement comme par magie de la ligne de frappe, et trompe bien souvent le gardien qui s'était positionné en face. Pour le pointu, en revanche, plusieurs hypothèses sont encore ouvertes. Il peut simplement s'agir de causes physiologiques : le geste, ample et oblique, de toute la jambe dans le cas du plat du pied, est très différent de celui du pointu, dans l'axe et qui mobilise essentiellement la partie de la jambe en dessous du genou. Mais la physique pourrait aussi jouer son rôle, car la déformation du ballon dans les deux cas est très différente. Pour tester cette composante en laboratoire, Caroline Cohen a construit un drôle de pendule qu'elle appelle sa «kick-in machine». Un mât pivote autour d'un axe : à son bout peut être fixé soit un cylindre -modélisant un pied qui présente sa pointe-, soit une plaque -modélisant la semelle du pied. Elle lâche ensuite cette jambe improvisée sur un ballon posé sur le sol. L'opération est filmée par une caméra ultra-rapide. En enregistrant le mouvement avec 1 000 images par seconde (un film au cinéma en compte 24 par seconde), la chercheuse peut décomposer le mouvement en des centaines d'images que l'œil seul est incapable de garder en mémoire et peut voir ainsi toutes les déformations que subit le ballon. Celui-ci s'écrase comme une simple baudruche sous l'œil de la caméra, un peu comme dans Olive et Tom, ce dessin animé où les ballons prenaient soudainement des formes de haricot. «Mais dans Olive et Tom, c'était quand même un peu exagéré !» rigole Caroline. Sous la direction de Christophe Clanet, elle essaie actuellement de relier la déformation du ballon lors de l'impact avec la vitesse qu'il prend. «Ce qui nous intéresse le plus, c'est d'observer la vitesse du ballon lorsqu'on fixe la vitesse d'impact et la pression à l'intérieur du ballon -et qu'on fait varier le diamètre du cylindre. Le cas limite, c'est quand celui-ci tend vers l'infini, autrement dit quand c'est une plaque.» Mais les chercheurs le savent, la démarche scientifique est limitée par la modélisation, toujours très simplifiée. «Le problème, c'est qu'un joueur qui tape sur un ballon, c'est beaucoup plus compliqué qu'un cylindre au bout d'un pendule», s'exclame en riant Caroline. Pour l'instant, les seules mesures physiques n'ont pas permis d'expliquer la différence de vitesse constatée sur le terrain : encore quelques savants montages en perspective… Si le sujet de ces recherches peut faire sourire certains, les jeunes chercheurs prennent leur démarche avec sérieux. Caroline s'est toujours intéressée à ce qu'elle appelle «la physique du quotidien». «Ce que j'aime bien, c'est que ça intéresse les gens qui ne font pas de la physique. Moi, je veux enseigner, et je me dis : comment captiver des élèves sur de la mécanique des solides ? Parler de foot, ça marche parce que c'est marrant. […]. Il faut des sujets pointus pour faire avancer la science fondamentale et des sujets pour que les gens nous suivent…» Mais attention, le mystère du pointu prouve que «ce n'est pas parce que c'est rigolo que c'est simple». Outre la frappe, de nombreux paramètres, parfois inattendus, influencent le mouvement du ballon, comme… les coutures. Pour le Mondial, les ballons sont pour la première fois moulés, ce qui donne l'occasion aux physiciens d'observer avec attention d'éventuels changements. Quant aux footballeurs, se préoccupent-ils de ce que pourront trouver ces scientifiques fous de ballon ? «Il n'y a rien qui remplacera l'expérience et l'instinct du joueur, admet Caroline Cohen, mais ça peut servir de savoir comment ça marche.» La preuve ? Son équipe est arrivée en finale du tournoi de foot des laboratoires de Polytechnique. Question d'expérience… Et en attendant de percer le secret de Ronaldhino, Caroline et l'un de ses confrères ont trouvé un autre sujet sur lequel faire marcher leurs neurones. Il y a quelques jours en jouant au badminton, ils sont tombés en arrêt devant la trajectoire du volant : il se retourne après avoir été lancé par la raquette. Pourquoi ? M. S. In slate.fr
