Fil scientifique de l’Exploratorium et de la Radio Publique Internationale

 signe avec planche de transport de surfeur

 Dix Suspendus: Surfer sur le web, surfer sur les vagues
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La Science du Surf
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 Lori attraper une vague

Lorsque vous poussez sur l’eau, l’eau exerce une force égale et opposée sur vous, vous accélérant à une vitesse nécessaire pour attraper une vague.

Déplacez-Vous Sur
Vitesse de la vague
En regardant dehors, vous voyez une vague. Un beau rouleau, se déplaçant vers vous à une vitesse constante. Vous savez par expérience que lorsqu’il vous atteindra, il voyagera à environ six nœuds (environ sept milles à l’heure). Vous commencez à pagayer vers l’avant, accélérant jusqu’à une vitesse qui vous permettra d’attraper la vague. Juger quelle vague attraper — et le moment exact nécessaire pour pagayer pour l’attraper — est une compétence qu’un surfeur doit développer. La physique ici est simple: vous poussez l’eau vers l’arrière de la planche avec vos mains. Par la loi d’action et de réaction de Newton (la troisième loi du mouvement), l’eau vous pousse dans la direction opposée, vous faisant avancer et vous accélérant jusqu’à la vitesse.

 croquis

Lorsque le surfeur attrape la vague, l’eau pousse la planche de surf vers l’avant. Enfin, la force nette n’est pas nulle! La force nette accélère le surfeur à la vitesse de la vague et au-delà.

La balade commence
Lorsque la vague vous atteint, la surface de l’eau commence à basculer vers le haut. Pensez à cela – de l’eau liquide inclinée en biais! Cela ne peut se produire que parce que l’eau est en mouvement. Vous pouvez voir l’eau se déplacer dans une vague en regardant des morceaux d’algues ou de mousse accélérer à l’avant de la vague. Alors que l’eau monte sous vous, vous vous retrouvez sur une pente glissante. La gravité vous tire vers le bas de cette pente, la flottabilité vous pousse vers le haut et de nouvelles forces — des forces hydrodynamiques (forces exercées par un fluide en mouvement) résultant de l’interaction de l’eau en mouvement et de la planche de surf — vous poussent vers l’avant.

 Lori accroupie sur un longboard

Remarquez comment Lori s’accroupit profondément pour toucher l’eau en mouvement de la vague. Elle monte sur un longboard, qui flotte haut dans l’eau.

Forces hydrodynamiques : Sentez-Moi, Voyez-Moi
Une grande partie de la complexité du surf est cachée dans les forces hydrodynamiques, les forces exercées sur la planche de surf par le mouvement de l’eau. La prochaine fois que vous serez dans un bateau ou assis à côté d’un ruisseau (et que vous pourrez le faire en toute sécurité), placez votre main dans l’eau perpendiculairement à la direction dans laquelle elle se déplace. Sentez les forces que l’eau exerce sur votre main. Ensuite, penchez votre main vers la droite et sentez la force pousser votre main plus loin vers la droite. Regardez le flux d’eau dévier vers la gauche lorsqu’il entre en collision avec votre main. De la même manière, l’eau se déplaçant à l’avant d’une vague entre en collision avec la planche de surf et est déviée. Vous pouvez voir le résultat de la collision en regardant le jet d’eau jaillir sur les bords de la planche de surf.

 Eric sur un shortboard

Eric, sur un shortboard, fait un tour sur la face d’une vague. Il est en avance sur la pause, en équilibre, les genoux pliés. Un surfeur se déplaçant le long de la face d’une vague peut voyager à une vitesse plus rapide que la vague elle-même.

 Lori accroupie sur un longboard

Une fois que le surfeur est à la vitesse de la vague, toutes les forces hydrodynamiques de l’eau en mouvement sur la planche de surf s’additionnent pour s’opposer à la gravité, ce qui entraîne une force nette nulle.

Les forces hydrodynamiques comprennent également les forces de traînée sous forme de glissades d’eau le long du fond de la planche de surf. Les forces hydrodynamiques sont potentiellement assez importantes, comme peut l’attester tout surfeur tombé sous une vague déferlante. Une mise en forme très subtile du fond de la planche de surf peut fortement affecter les performances de la planche. Les rainures, les concavités et les courbes imposées au fond d’une planche de surf difficilement visibles ou ressenties sans les comparer à une planche rectiligne peuvent modifier sensiblement les forces hydrodynamiques sur la planche.

En surfant sur une vague, vous savourez la ruée vers l’accélération alors que des tonnes d’eau en mouvement vous poussent de plus en plus vite. Vous vous levez sur la planche, les genoux pliés, suspendus. Vous équilibrez côte à côte et d’avant en arrière, en gardant les forces et les couples en constante évolution en équilibre. Dans un sens, vous dansez avec les forces hydrodynamiques.

La vague se brise
Lorsque la vague se déplace dans des eaux moins profondes, elle commence à interagir davantage avec le fond sableux de la mer. La partie inférieure de la vague ralentit, tandis que la partie supérieure continue d’avancer, de sorte que la vague se raidit et se brise. Vous ne voulez pas être brisé, d’autant plus que chaque mètre cube d’eau pèse une tonne. Mais si vous avez choisi un bon emplacement de surf, la vague ne se referme pas et ne se brise pas d’un seul coup. Au lieu de cela, il se décolle de gauche à droite ou de droite à gauche. En penchant la planche sur le côté, vous pouvez vous diriger de manière à rester sur la vague juste avant la pause sur la partie la plus raide de la vague, l’épaule. (Eric fait cela sur la photo ci-dessus.)

Comme le savent Eric et d’autres surfeurs, surfer sur les vagues vous permet de jouer avec énergie. En tombant sur la face de l’onde (tirée par la gravité), vous gagnez de l’énergie cinétique, l’énergie du mouvement. En même temps, vous perdez de l’énergie potentielle gravitationnelle, l’énergie d’être élevé. Ensuite, en retournant la face de la vague, vous pouvez échanger l’énergie du mouvement contre de l’énergie potentielle lorsque vous atteignez la crête de la vague. Monter et descendre la face d’une vague est l’âme du surf.

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