Découvrir le surf: Effets de différentes conceptions de planches de

Découvrir le surf:
Effets de différentes conceptions de planches de
surf sur leurs performances
Maxence Dauphinais
19 mai 2015
Table des matières
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Résumé
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Introduction
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3
Méthodologie
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3.1Question de recherche
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3.2Variables à mesurer
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3.3Matériel
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3.4Construction de la première planche
3
3.5Construction de la deuxième planche
4
3.6Construction du bassin de volume
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4
Résultats
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Discussion
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Conclusion
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Bibliographie
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I
Première partie
Résumé
Depuis l’apparition du surf au 18ième siècle, les adeptes de ce sport recherchent
la performance. C’est pourquoi plusieurs ingénieurs sont engagés chaque année
afin de créer de nouvelles planches surpassant la précédente. Les paramètres
techniques tels la longueur des planches, la largeur, l’épaisseur, le volume, le
poids et la hauteur du rocker ont un impact direct sur la performance de la
planche en eau. Lors de ce projet personnel réalisé sur la côte est américaine,
2 planches de surfs seront construire et ensuite comparées avec une troisième
déjà en main. La première planche sera en bois de balsa et la seconde en bois
de cèdre blanc. La vitesse maximale de chacune des planches ainsi que l’angle
maximal des cutbacks seront comparés afin de déterminer quel est l’impact de
différentes conceptions de planche sur leurs performances. Des capteurs GPS seront utilisés afin d’enregistrer ces paramètres. Les planches les plus rapides sont
celle possédant une construction de rail droit et les plus légères. Les planches les
plus manoeuvrables sont celles ayant le plus petit volume et des rails arrondis.
Deuxième partie
Introduction
L’art de la construction de planches de surfs existe depuis la fin du 18ième
siècle, lors de la découverte des iles d’Hawaii par le capitaine James Cook. À
cette époque, ce sport était réservé aux personnes de sangs royaux. Avec les
années, celui-ci fut accessible à tous et partagé au travers du monde. Rapidement, la frénésie de cette nouvelle activité poussa les adeptes à chercher la
performance. De nombreuses personnes ont donc commencé la profession de shaper. Depuis ce temps, plusieurs ingénieurs sont engagés chaque année dans de
grandes compagnies telles NSP, afin de pousser la science du surf à de nouvelles
limites. Ceux-ci conçoivent des planches pour satisfaire les besoins de tous. Par
conséquent, ils vont modifier certains paramètres techniques afin de donner une
vocation précise à la planche. Par exemple : une planche longue afin de surfer
des vagues plus petites. Les principaux paramètres modifiés sont : la longueur
de la planche, la largeur de la planche, l’épaisseur de la planche, le volume, le
poids et l’angle du rocker (relèvement du nez).
Lors de ce projet personnel, deux planches seront construites pour ensuite être
comparées avec une troisième déjà en main. La première sera construire en bois
de balsa avec l’aide d’un ébéniste du Québec et la deuxième sera construire en
bois de cèdre dans une industrie aux États-Unis. Celle-ci se nomme GrainSurfboards et est située à York au Maine. Par la suite, les paramètres techniques
des trois planches seront comparés ainsi que leurs performances le long de la
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côte est américaine. Une puce GPS sera installée sur les planches et enregistra la vitesse maximale ainsi que l’angle de rotation maximal (cutback). Ces
données permettront de répondre à la question de recherche suivante : quel est
l’impact de différentes constructions de planches de surf sur leurs performances ?
Selon certaines lois de la physique moderne, il est possible de prévoir le comportement de certaines planches en fonction de leur fiche technique. En raison de la
résistance de l’eau, les planches les plus longues pourront surfer de plus petites
vagues, mais ne seront pas très manoeuvrables. Cependant, les planches les plus
courtes ne pourront prendre de petites vagues, mais seront très manoeuvrables.
Finalement, les plus légères atteindront les vitesses les plus grandes.
Troisième partie
Méthodologie
3.1
Question de recherche
Quel est l’impact de différentes constructions de planches de surf sur leurs performances ? En d’autres mots, quelle est l’influence de différents matériaux, formes,
longueurs et volumes sur le comportement de la planche en eau ? ? Lors de ce
projet personnel, deux planches de surf seront construites pour ensuite les comparer avec une autre planche déjà en main. Ce projet aura lieu le long de la côte
est américaine afin de surfer les plus belles vagues des États-Unis.
3.2
Variables à mesurer
Lors de ce projet personnel, deux types de données seront mesurés. En premier
lieu, des mesures prises dans l’eau (à l’aide de la puce TraceUp et de la montre
RipCurl). En deuxième lieu, des mesures des dimensions des planches.
Dans l’eau :
• Vitesse maximale des planches sur des vagues de même hauteur. Cette
mesure sera en kilomètre par heure (km/h).
• Angle maximal des cutbacks (angle de changement de direction sur la
vague). Cette mesure sera en degré.
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Afin de récolter ces données, l’appareil GPS est mis en marche une fois rendue
dans l’eau. Lorsque celui-ci a terminé de faire la localisation, l’enregistrement des
données commence. Une fois la session de surf terminé, arrêter l’enregistrement
et transférer les données sur un appareil mobile via bluetooth et l’application
de l’appareil.
Mesures des planches :
• Longueur de la planche en pied et pouce (ex : 9’2”)
• Épaisseur de la planche en pouce (ex : 3”)
• Largeur de la planche en pouce (ex : 37”)
• Volume de la planche en mètre cube (m3) par méthode de déplacement
d’eau dans un bassin
• Poids de la planche en livres (Lb)
• Hauteur du rocker en pouces (ex. : 4”)
3.3
Matériel
Pour les collectes de données, le matériel suivant sera nécesaire (incluant planches
de surf) :
• Puce de collecte de données GPS TraceUp + un ordinateur
• Montre GPS RipCurl
• Ruban à mesurer
• Balance
• Morceaux de bois + outils (construction du bassin)
3.4
Construction de la première planche
La première planche construire mesure 9’2” et est construite en bois de balsa. Il
s’agit d’une réplique d’une planche en styromousse de marque NSP. Cependant,
la méthode de construction n’est pas une simple injection dans une coquille
rigide (NSP). Il s’agit de la méthode à chambre. Des trous ont été percés dans
de longs morceaux de balsa qui sont ensuite collés ensemble. Une fois cette grosse
planche de balsa construire, du matériel a été retiré afin de lentement obtenir la
forme du surf. Des rabots électriques ainsi que des sableuses sont principalement
utilisés pour cette tâche. La construction de cette planche a duré 3 mois (travail
les vendredis soir). Voir figure 1 pour un exemple.
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Figure 1 – Méthode de construction à chambre
3.5
Construction de la deuxième planche
La deuxième planche construire mesure 8’ et a été réalisée chez GrainSurfboard.
Il s’agit d’une industrie du Maine se spécialisant dans la construction de planche
de surf en bois de cèdre blanc. La construction de cette planche a duré 2 semaines. La méthode utilisée se nomme : hollow (vide). Quatre morceaux sont
nécessaires à la réalisation de celle-ci. Une planche de dessous, un support en
bois, des baguettes de bois pour les côtés (rails) et une planche de dessus. Ces
morceaux se collent ensemble dans l’ordre énuméré. Une fois assemblé, un sablage est nécessaire afin d’arrondir les rails et de rendre la planche lisse. Voir
figure 2 pour un exemple.
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Figure 2 – Méthode de construction hollow
3.6
Construction du bassin de volume
Afin de trouver le volume des planches, la méthode de déplacement d’eau a été
utilisée. Un bassin de 10’ de long par 34’ de large a été construit en bois. Une
bâche a été étendue à l’intérieur afin de ne pas perdre l’eau. 18’ d’eau ont ensuite
été ajoutés dans le bassin. Ensuite, les planches ont été submergées sous l’eau
et le nouveau niveau d’eau a été mesuré. Puisque le bassin était sous la forme
d’un prisme rectangulaire, il était possible de calculer le volume en effectuant
la formule : base x longueurs x hauteurs. Alors, le volume initial a été soustrait
au volume final. Le volume de la planche égalait la différence. Voir figure 3 pour
un exemple.
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Figure 3 – Bassin de mesure du volume avec planche en balsa à l’intérieur
Quatrième partie
Résultats
Les données recueillies dans l’eau sont compilées dans le tableau 1. Chaque ligne
représente la même journée, donc la même grosseur de vagues. Les données des
dimensions des planches sont recueillies dans le tableau 2.
Tableau 1 : Mesures de performances des planches dans des conditions de
vagues de 2 à 4 pieds
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Tableau 2 : Mesures des dimensions des planches
Cinquième partie
Discussion
Chaque planche a été testée dans les mêmes conditions. C’est-à-dire que chaque
planche a été testée lors de chaque session de surf. Une rotation avait lieu à
chaque cinq vagues et/ou chaque 30 minutes. Il n’était as toujours possible de
pouvoir prendre cinq vagues dans une période de 30 minutes en raison des conditions.
Lors des tests en eau, les vagues mesuraient entre deux et quatre pieds. Ceci a
donc permis d’obtenir des résultats variés. Étrangement, chaque planche conservait son rang de vitesse maximale, peu importe la grosseur des vagues. Par
conséquent, il est possible d’affirmer que la vitesse maximale d’une planche dépend uniquement de sa construction. En effet, ce paramètre dépend du type de
rail (côté de la planche). Un rail avec un angle prononcé (ex. : carre d’un ski)
permettra d’obtenir d’importante vitesse, mais peu de manoeuvrabilité. Un rail
avec un angle faible (rond) permettra une grande manoeuvrabilité, mais peu
de vitesse. La planche NSP et la planche de balsa on des rails prononcé tandis
que la planche de Grain à des rails arrondi. Les deux planches en bois ont donc
obtenu les vitesses les plus grandes. La planche NSP a obtenu une vitesse maximale de 15,3 km/h, la planche en balsa une vitesse maximale de 13,4 km/h et
la planche de Grain une vitesse maximale de 12,6 km/h. Malgré le même type
de construction de rails, la planche NSP a été plus rapide en raison de son poids
plus petit. En effet, celle-ci avait une plus grande accélération et enfonçait moins
dans l’eau, créant moins de résistance.
Malheureusement, aucun résultat de cutback n’a été enregistré. Il est impossible
de faire un changement de direction abrupte avec des planches aussi massives.
En effet, chacune des planches mesure 8’ et plus et ont un volume minimal de
54L. Une force très imposante est nécessaire pour arriver à faire ce changement
de direction qui serait plutôt lent. Par contre, il est possible de faire tourner la
planche dans une direction grâce à un changement de poids. Cependant, cha-
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cune des planches réagissait de façon différente. La planche Grain était celle la
plus manoeuvrable grâce a ses rails arrondi. Une simple pression des orteils était
nécessaire afin de la faire tourner. Ceci est également provoqué par l’arrière de
la planche pointu (arrière des deux autres planches carré). La deuxième planche
la plus manoeuvrable était celle en balsa. Puisque celle-ci atteignait des vitesses
inférieures à la NSP, le temps de réaction était plus rapide. En d’autres mots,
elle tournait avec une pression inférieure. Finalement, la planche la moins manoeuvrable était la NSP. Cette planche est conçue pour aller vite.
Lors de chacune des sessions de surf, les planches les plus longues et les plus
volumineuses étaient celle pouvant prendre les plus petites vagues. C’est-à-dire
qu’elles peuvent prendre des vagues plus tôt et moins formées. Par conséquent,
le temps passé sur la vague est accru. Plus les dimensions de la planche sont
grandes, plus le volume est important. Alors, le niveau de flottaison augmente
considérablement. Une vitesse initiale moindre est donc requise afin de se faire
propulser par la vague. La planche de balsa était donc donc l’idéal dans des
conditions de petites vagues grâce à son volume de 82,4L, suivi de la NSP à 78L
et de la Grain à 54,2L.
plusieurs facteurs on fait en sorte de ralentir cette étude. Premièrement, les
prévisions météo et celles des vagues n’étaient pas bonnes durant l’ensemble du
séjour aux États-Unis. En effet, les vagues étaient majoritairement inexistantes
et le vent soufflait dans une mauvaise direction. La collecte de données a donc
été basée sur quelques sessions. De plus, le capteur GPS Trace à briser au Cape
Hatteras. Le bouton pressoir pour retiré l"appareil de son socle a arraché permettant à l’eau de s’infiltrer à l’intérieur. L’achat d’un autre appareil (montre
Rip Curl) a donc été nécessaire. Heureusement, les données de cette montre
étaient plus précises.
Certains facteurs techniques ont pu avoir biaisé les résultats. En effet, la montre
était parfois mise en marche sur la plage et non dans l’eau. Par conséquent, le
GPS était réglé plus haut que le niveau de la mer. Ceci a donc pu affecter la
hauteur des vagues captées et par conséquent, la vitesse maximale. De plus, à
certains spots tel au Cape Hatteras, le réseau cellulaire et GPS entrait de façon
intermittente. Par conséquent, la montre avait de la difficulté à enregistrer des
données en permanence.
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Sixième partie
Conclusion
La réalisation de cette expérience a été un succès. Les données de vitesses et
d’angle de cutback ainsi que les dimensions des planches ont permis de partiellement affirmer l’hypothèse émise antérieurement. Il est vrai que les planches
les plus longues et volumineuse sont en mesure de prendre des vagues plus petites (balsa 82,4L et NSP 78L). Ceci permet donc de surfer sur une plus longue
distance. Les planches plus petites, telles la Grain 8’ (volume de 54,2L) doivent
attendre que la vague soit plus formée avant de pouvoir se faire propulser. Cependant, il est faux que les planches les plus légères atteignent des vitesses les
plus grandes puisque la planche en balsa était pratiquement aussi rapide que la
NSP. La planche en balsa pèse plus que le double que la NSP (26Lb par rapport
à 11Lb). De plus, elle était plus rapide que celle de Grain qui pèse 15Lb. En
effet, la planche NSP a atteint une vitesse maximale de 15,3 km/h tandis que
celle en balsa a atteint une vitesse de 13,3 km/h et celle de Grain 12,6 km/h.
Ceci est dû aux types de rails construit sur la planche. Les rails droit permettent
des vitesses grandes tandis que les rails arrondi permettent plus de manoeuvrabilité. Finalement, la manoeuvrabilité de planches n’a pu être testée de façon
scientifique. Les planches étaient trop longues et volumineuses afin d’effectuer
des cutbacks. Par conséquent, elles ont été analysées de façon qualitative. Les
planches les plus courtes, les moins volumineuses et avec des rails arrondis sont
les plus maniables. Il faudrait effectuer une autre étude avec des planches entre
5 et 7 pieds afin de pouvoir correctement analyser ce facteur. Cependant, un
niveau avancé de surf est requis puisque effectuer un cutback est difficile.
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Septième partie
Bibliographie
• Young, Nat, and Craig McGregor. The History of Surfing. Rev. ed. Angourie, NSW, Australia : Palm Beach, 1994. Print.
• Marcus, Ben. The Surfboard : Art, Style, Stoke. St. Paul, MN : MBI Pub.,
2007. Print.
• Butt, Tony, and Paul Russell. Surf Science : An Introduction to Waves for
Surfing. [U.S.] ed. Honolulu : U of Hawaii ;, 2004. Print.
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