Comment la physique peut t’aider à mieux jouer au billard?

En jouant au billard, as-tu déjà cru que tu allais empocher une bille pour finalement la voir partir dans une tout autre direction aussitôt frappée? Certains joueurs sont devenus maîtres dans l’art du billard et ont rendu ce sport extrêmement divertissant à regarder.

Pour jouer au billard, il faut une baguette par joueur, plusieurs billes (ou boules) et une table recouverte d’un tapis de feutre. L’une des formes les plus populaires du billard est le billard à blouses. Au billard à blouses, les joueurs utilisent la baguette pour frapper une bille blanche, appelée bille de choc, et envoyer celle-ci heurter des billes similaires afin de les faire tomber dans des trous semi-circulaires appelés poches et situés le long du bord intérieur de la table.

Le savais-tu?

Florian « Venom » Kohler détient plusieurs records du monde Guinness au billard. En 2017, il a empoché 70 billes en une minute! Il a aussi battu le record du plus haut saut donné à une bille de billard avec 34 centimètres.

Regarde la vidéo de Florian « Venom » Kohler battant deux records mondiaux Guinness au billard. Source : Whistle.

Il existe trois formes officielles de billard : le billard à blouses, le billard européen et le snooker. Celle que tu connais probablement le mieux est le billard à blouses. Le billard à blouses se joue avec 15 billes de couleur, une bille de choc et une table à poches. Le snooker est une variante du billard à blouses qui comporte 21 billes de couleur, une bille de choc et une table plus grande. Le billard européen se joue avec 3 billes sur une table sans poches.

Au billard, les coups peuvent sembler compliqués. Cependant, les concepts physiques comme la quantité de mouvement, l’impulsion et l’énergie cinétique peuvent nous aider à comprendre ces coups.

Qu’est-ce que la quantité de mouvement?

En mathématiques, la quantité de mouvement d’un objet est égale à la masse de cet objet multipliée par son vecteur vitesse (vitesse avec une direction). En fait, il s’agit simplement de la mesure de la probabilité qu’un objet en mouvement reste en mouvement. Quand une bille de billard roule sur la table, elle a une quantité de mouvement.

Quand une bille frappe une autre bille ou un bord de la table (appelé bande), son vecteur vitesse change. Un changement du vecteur vitesse peut venir d’un changement de la vitesse, d’un changement de la direction, ou des deux. Si le vecteur vitesse d’une bille change, la quantité de mouvement de la bille change aussi. Le terme qui désigne ce changement de la quantité de mouvement dans le temps est impulsion.

Le savais-tu? 

Autrefois, les billes de billard étaient fabriquées dans des matériaux variés comme le bois, l’argile et même l’ivoire d’éléphant. Aujourd’hui, la plupart des billes sont en résine.

Que se passe-t-il quand des billes entrent en collision?

Une collision est un concept qui décrit ce qui se passe quand deux objets, dont au moins un est en mouvement, se heurtent. Il existe deux types de collisions : la collision inélastique et la collision élastique. Quel que soit le type de collision, la quantité de mouvement est conservée. Cela signifie que la quantité totale de mouvement de tous les objets est la même avant la collision et après.

Si la quantité de mouvement est conservée dans tous les types de collisions, comment les différencier? Tu peux voir cette différence en observant la manière dont les objets bougent après s’être heurtés. Ce mouvement dépend de leur énergie cinétique, qui est l’énergie qu’un objet possède chaque fois qu’il est en mouvement.

Que se passe-t-il dans une collision inélastique?

Dans une collision inélastique, les objets qui se heurtent ne se repoussent pas les uns les autres. L’énergie cinétique des objets avant la collision n’est pas la même que celle qui existe après la collision. Une partie de l’énergie cinétique se transforme en différents types d’énergie comme la chaleur, la lumière et le son. Par exemple, au billard, une collision inélastique se produit quand le joueur frappe la bille de choc avec sa baguette.

Avant la collision, la baguette bouge à grande vitesse vers la bille. Après la collision, la baguette cesse de bouger. Elle a transféré une partie de son énergie cinétique à la bille de choc, qui se met à rouler. Cependant, une partie de l’énergie cinétique est perdue en frottement entre la bille et la table.

Que se passe-t-il dans une collision élastique?

Dans une collision élastique, l’énergie cinétique des deux objets reste la même. Cela signifie que le total des vecteurs vitesse des deux objets après l’impact est le même qu’avant l’impact. Aucune énergie n’est convertie en un autre type d’énergie comme la chaleur ou la lumière. Où peut-on voir une collision élastique dans le monde réel? En fait, ce type de collision est difficile à trouver, mais il s’apparente à ce qui se passe quand une bille de billard en heurte une autre. Quand une bille en percute une autre, on entend généralement un son. Cependant, l’énergie perdue sous forme de son est infime par rapport à l’énergie totale. Étant donné que la perte d’énergie est extrêmement faible, on n’en tient généralement pas compte.

Si la bille de choc heurte de plein fouet une bille statique, elle cesse de bouger après la collision. Elle a transféré toute son énergie cinétique à l’autre bille, qui bouge vers l’avant avec le même vecteur vitesse que celui qu’avait la bille de choc avant la collision.

Une collision ne peut être élastique que si les masses sont égales. Les masses des billes de billard sont identiques, ce qui fait que certaines collisions sont quasiment élastiques.

Que se passe-t-il quand on frappe une bille selon un certain angle?

La plupart des collisions ne se produisent pas en plein centre des billes. Souvent, tu dois frapper la bille selon un certain angle pour la faire aller là où tu le veux. C’est maintenant que la compréhension de la physique des collisions devient vraiment essentielle. Quand la bille de choc frappe une autre bille selon un certain angle, elle conserve une partie de son vecteur vitesse original. Les deux billes roulent. Plus ton point d’impact est éloigné du centre de la bille de choc, plus celle-ci conserve son vecteur vitesse.

Résumé...

La prochaine fois que tu joueras au billard, essaie d’appliquer tes nouvelles connaissances sur la physique et les collisions. Tu joueras sûrement beaucoup mieux! Avec de l’entraînement, tu réaliseras des coups extraordinaires comme Florian « Venom » Kohler avant même de t’en rendre compte!