Dis-toi que les lois de la physique sont à l’œuvre chaque fois que tu pratiques un sport. Le surf illustre parfaitement comment la poussée d’Archimède, la tension de surface, la masse, la forme de la planche et les forces hydrodynamiques peuvent contribuer ensemble à offrir aux surfeurs les conditions optimales pour la chevauchée parfaite. La masse et la forme de la planche dépendent de la morphologie du surfeur en tant que telle.
L’évolution historique des matériaux et du design
Avant les années 1920, les planches de surf étaient lourdes et immenses. À l’époque, les planches étaient en bois; on utilisait plus précisément du séquoia. Mais le séquoia n’est pas un bois très résistant à l’eau. Puis, en 1926, un surfeur américain nommé Tom Blake a eu l’idée de percer des trous dans sa planche de surf. De cette façon, il a éliminé une bonne quantité de bois, ce qui a considérablement allégé sa lourde planche. Blake a ensuite apposé une mince feuille de bois de placage de chaque côté de la planche, bloquant les trous. Ce design a connu un succès fulgurant. C’est à partir de là qu’on a commencé à améliorer le design des planches de surf.
En 1932, des fabricants se sont mis à produire des planches en balsa. Ces planches étaient beaucoup plus légères : elles pesaient 14 kg (30 lb) environ. Quelques années plus tard, les fabricants ont ajouté des dérives fixes aux planches. Ces ailerons ont contribué à accroître leur stabilité et les ont rendues plus faciles à manœuvrer. Il n’y a eu aucun progrès technologique dans le design des planches de surf pendant des dizaines d’années après cette période, jusqu’à l’avènement des matériaux composites. Ces nouveaux matériaux étaient également plus hydrodynamiques. La forme de la planche et celle de la dérive changent la façon dont l’eau s’écoule autour d’elles. La chevauchée variera en fonction de la forme de la carène, qui désigne le dessous d’une planche de surf.
L’apport de l’ingénierie moderne et de l’aérospatial
En fait, les designers de planches de surf tiennent compte de principes utilisés en astronautique. À titre d’exemple, le fabricant de planches Varial Surf a été fondé par un ancien ingénieur de SpaceX. Cette compagnie fabrique ses planches dans les mêmes matériaux que les fusées! Elle a même créé un nouveau type de mousse caractérisé par une meilleure flottabilité. Cette mousse se cristallise, ce qui se traduit par une augmentation de la densité des cellules.
La science et la technologie ont été mises à profit pour améliorer la performance des sportifs qui pratiquent diverses disciplines. De nombreuses personnes talentueuses ont essayé de trouver une alternative lorsqu'il n'y avait pas de vagues ou de vent, menant à l'émergence des planches motorisées. En 1935, le Surf Scooter est apparu dans un journal australien dans lequel des sauveteurs testaient la planche de surf sur la plage de Bondi en Australie. En 1938, Emil Hansen de Pennsylvanie a montré son Scimboat, plus proche d'un bateau, propulsé par une hélice de 7,5 CV. En 1948, Joe Gilpin a montré son Motorboard. En 1960, Hobart, célèbre surfeur et inventeur du catamaran Hobie Cat, a présenté des planches de surf motorisées. En 1965, les grands magasins Bloomingdales ont lancé la première planche de surf motorisée disponible dans le commerce : le Jet-Surfboard. Dans les années 1980, le fabricant Honeycomb Neil Townsend a lancé son Aquajet. Dans les années 90, Bob Montgomery a lancé son Jetboard Powerski. Aujourd'hui, des entreprises comme Jetsurf, Onean, Lampuga et Waterwolf ont révolutionné le secteur, suivies par l'essor des eFoils avec des acteurs comme Fliteboard, Audi e-tron foil (d'Aerofoils) et bien d'autres, utilisant des moteurs à réaction ou des hélices.
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Les principes fondamentaux de la physique appliquée au surf
Il y a plusieurs forces qui entrent en jeu quand on surfe. La gravité et la flottabilité, régie par la poussée d’Archimède, s’opposent. La gravité attire la planche vers le fond, tandis que la flottabilité la pousse vers la surface. Laquelle de ces forces prend le dessus? Tout dépend de la densité des matériaux qui composent la planche. Comme tu peux t’en douter, les matériaux employés de nos jours sont beaucoup plus légers et beaucoup moins denses que le bois qui était utilisé par le passé. De plus, dans l’ensemble, les planches de surf sont moins denses que l’eau, c’est ce qui leur permet de flotter de toute façon! Bien entendu, le corps du surfeur vient ajouter un poids additionnel. Le poids est égal au produit de la masse par la force de gravité (9,8 m/s2).
Garder un centre de gravité bas est l’une des plus importantes techniques pour être un bon surfeur. Pour rester équilibrés et stables, les surfeurs s’accroupissent, gardant leur centre de gravité bas. Les surfeurs peuvent également changer de position sur leur planche. Si un surfeur se tient au milieu de la planche où la flottabilité et le poids sont équilibrés, la planche sera à plat. Parallèlement, la traînée exercée entre l’eau et la planche crée des frottements dans le sens inverse de la direction prise par le surfeur. Alors comment peut-on mettre ces principes physiques à contribution pour attraper une vague? Tu es au repos quand tu es allongé sur ta planche de surf en train d’attendre une vague. Dès que tu en vois une à l’horizon, mets-toi à pagayer avec les bras dans sa direction. Accélère jusqu’à ce que ta vitesse soit équivalente à celle de la vague.
Le volume de la planche : Une mesure tridimensionnelle cruciale
Le volume d’une planche de surf est un aspect fondamental qui influence significativement votre expérience. Pour les surfeurs, comprendre le volume d’une planche est aussi crucial que de connaître les vagues. Il s’agit d’une mesure tridimensionnelle qui quantifie la quantité d’espace que la planche occupe. Cette mesure est généralement exprimée en litres et représente le volume d’eau déplacé par la planche lorsqu’elle est immergée.
Trois composants déterminent ce volume total : la longueur, mesurée du nez à la queue, qui influence la vitesse et la stabilité; la largeur, mesurée de rail à rail, qui affecte la stabilité et la capacité à rester à plat; et l’épaisseur, mesurée du dessous à l’avant, qui influence la flottabilité. La flottabilité, directement liée au volume, permet au surfeur de flotter efficacement et de glisser rapidement lors du pagayage. Une planche avec un volume adéquat facilite le passage des zones de surf et des courants, offrant une meilleure maniabilité pour ajuster la position sur la vague.
La stabilité est également intimement liée à ce volume. Un volume adéquat permet au surfeur de rester debout en confiance, même dans des conditions de vagues agitées. Cependant, trouver le juste équilibre est essentiel : trop de volume peut rendre une planche lente et peu réactive dans les virages, tandis qu'un volume trop faible peut entraîner une perte d'équilibre lors des manœuvres. La vitesse est le dernier aspect majeur : plus une planche a de volume, plus elle est susceptible de générer de la vitesse en flottant plus haut dans l’eau, réduisant ainsi la traînée.
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