Chaque fois qu'une balle rebondit, la science est à l'œuvre. Chaque fois que le cœur d'un athlète bat, la science est à l'œuvre. Le monde du sport offre de nombreuses opportunités pour des projets d'expo-sciences qui peuvent engager les intérêts des élèves. Chaque projet doit commencer par une question. Ensuite, l'élève conçoit une expérience ou un ensemble d'observations pour répondre à cette question fondamentale. Le « comment » et le « pourquoi » du tennis emmènent les amateurs de sport à l'esprit scientifique dans le domaine de la physique.
Facteur de rebond
•••image filet de tennis par Warren Millar de Fotolia.com
Qu'est-ce qui fait que certaines balles de tennis rebondissent plus haut ou plus souvent que d'autres? Ce projet étudie le facteur de rebond d'une balle, en fonction de la marque de la balle, de l'âge de la balle et de la surface de rebond. Paul Doherty de l'Exploratorium explique que le facteur de rebond d'une balle peut affecter le résultat d'un match ou d'un match. Pour ce projet, les élèves auront besoin d'une aide pour faire tomber les balles d'une hauteur prédéterminée - la même hauteur à chaque fois - et un moyen de mesurer la hauteur de chaque rebond, comme un poteau ou un mur marqué avec mesuré incréments. Il est très important de garder une trace des balles et des surfaces qui donnent quels résultats, alors prenez bien des notes. La représentation graphique des résultats transférera votre liste de mesures sous une forme visuellement significative que les enseignants ou les téléspectateurs pourront voir.
Chaud et froid
•••image de joueur de tennis par jimcox40 de Fotolia.com
La température affecte-t-elle le rebond? Essayez un autre type de test de rebond, avec un élément supplémentaire de thermodynamique, en déterminant si le chauffage ou le refroidissement de la balle modifie la façon dont la pression de l'air agit sur elle. Utilisez au moins six boules - trois qui sont chauffées et trois qui sont refroidies. Assurez-vous de chauffer les boules de manière sûre, comme avec un coussin chauffant ou au soleil, et mesurez scrupuleusement leurs températures. Cislunar Aerospace suggère d'autres détails et variantes pour ce projet.
L'endroit doux
•••le joueur de tennis image par Francis Lempériée de Fotolia.com
Les athlètes savent que chaque raquette, comme chaque batte de baseball ou raquette de ping-pong, a un « endroit idéal ». Cette le spot produit l'impact le plus vrai, transférant le maximum d'énergie dans la balle avec le moins d'extra vibrations. Où est le sweet spot sur votre raquette? Accrochez une raquette à une ficelle et tenez-la très légèrement entre le pouce et l'index. Demandez à un ami de taper sur toute la surface et le bord de la raquette avec une balle afin de pouvoir cartographier comment différents endroits de la raquette créent des vibrations différemment. Les étudiants avancés voudront peut-être concevoir un mécanisme pour mesurer les vibrations, plutôt que de se fier à des impressions subjectives.
Mesurer le mouvement
•••image de tennis par Snezana Skundric de Fotolia.com
La façon dont nous mesurons la vitesse et la durée d'une balle peut être aussi intéressante que la façon dont nous les produisons. Cislunar Aerospace suggère de filmer un service de tennis, mais vous pouvez obtenir des résultats encore plus précis avec une caméra vidéo numérique. Si vous enregistrez l'intégralité du service, jusqu'à ce que la balle touche le terrain ou la raquette de l'adversaire, vous pouvez chronométrer le vol de la balle. Regardez l'enregistrement plusieurs fois avec un chronomètre. Faites ensuite avancer l'enregistrement, image par image, d'un impact à l'autre, et comptez le nombre d'images qu'il faut. Analysez vos observations de chronomètre par rapport à votre mesure image par image. Pour aller plus loin dans cette expérience, mesurez la distance du service que vous avez enregistré; en utilisant vos mesures de temps et de distance, vous pouvez calculer la vitesse de la balle. La Society of Women Engineers suggère de représenter graphiquement la vitesse de la balle à différents points de sa trajectoire.