Quelle est la forme d'un ballon de football ? Est-il vraiment rond ? © vitaliy_melnik, fotolia

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Quelle est vraiment la forme d'un ballon de football ?

Question/RéponseClassé sous :Mathématiques , physique , ballon de foot

« Le ballon rond ». C'est souvent par cette métonymie que les journalistes et les passionnés parlent du football. Mais le ballon de football est-il réellement rond ?

Les premiers ballons de football « modernes » étaient constitués de membranes de caoutchouc gonflables entourées d'une enveloppe de cuir fermée par un laçage. Ils étaient alors, disons, à peu près sphériques. Au fil du temps, de nombreux travaux ont permis d'en améliorer l'imperméabilité, la texture, la couleur et même la forme.

La fabrication du ballon de football

Le ballon idéal aurait bien sûr la fameuse forme ronde d'une sphère parfaite afin que le ballon évolue de la même façon dans toutes les directions, et que sa vitesse et sa trajectoire ne soient influencées que par le coup de pied du joueur. Mais comment le fabriquer ? À la manière d'un ballon de plage, à partir de « tranches de melon » ? Pas suffisamment résistant. À la manière d'un ballon de volley, à partir de bandes découpées ? Toujours pas assez résistant. À la manière d'un ballon de basket, à partir de caoutchouc moulé ? Pas suffisamment souple, cette fois.

L'icosaèdre tronqué, un mélange d’hexagones et de pentagones

C'est finalement grâce à des polyèdres réguliers que les ingénieurs ont réussi à imiter au mieux la forme sphérique. Celui qui possède le plus de faces est l'icosaèdre : 20 faces en forme de triangles équilatéraux qui se rejoignent par cinq à chaque sommet.

En route vers l’icosaèdre tronqué. On voit sur cette figure que chaque pointe engendre un pentagone et chaque triangle, un hexagone. © Hervé Lehning, DR

Cependant les angles de ces sommets sont encore trop violents. Les ingénieurs ont alors pensé à couper chacune de ces arêtes au tiers de sa longueur, de telle sorte que le reste de chaque face triangulaire forme un hexagone. Les pyramides supprimées à chaque sommet constituent quant à elles des pentagones réguliers. On obtient ainsi un polyèdre semi-régulier comptant 60 sommets et 32 faces (20 hexagones et 12 pentagones) : l'icosaèdre tronqué. Le gonflage le fait alors ressembler à une sphère.

Nous obtenons ainsi le ballon de football. C'est ce profil anguleux qui lui permet d'accrocher l'air, quel que soit son degré d'usure et quelles que soient les conditions climatiques.

Des morceaux de cuir thermocollés au laser

Le ballon utilisé à l'occasion de la coupe du Monde 2006 franchit une nouvelle étape. Il ne comporte plus que 14 morceaux de cuir artificiel - non plus cousus mais thermocollés au laser -, des bandes en forme de langue et d'hélice. De quoi obtenir enfin une surface parfaitement lisse et ronde. Un ballon qui fend l'air avec la plus grande précision et offre le moins de résistance possible.

À l'occasion de la coupe du Monde 2014, nouvelle révolution : ce ballon n'est plus composé que de six pièces en forme de X et promet des trajectoires encore plus pures que ses prédécesseurs.

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En savoir plus sur Hervé Lehning

Normalien et agrégé de mathématiques, Hervé Lehning a enseigné sa discipline une bonne quarantaine d'années. Fou de cryptographie, membre de l'Association des réservistes du chiffre et de la sécurité de l'information, il a en particulier percé les secrets de la boîte à chiffrer d'Henri II. 

À découvrir également : L'univers des codes secrets de l'Antiquité à Internet, paru en 2012 chez Ixelles.