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Tous les quatre ans, les amateurs de football attendent avec impatience le plus grand événement de ce sport : la Coupe du monde, organisée par la Fédération internationale de football association (Fifa). Mais avant le coup d’envoi de chaque édition, des artistes et des chercheurs consacrent des années à concevoir, tester et modifier le ballon officiel de la compétition. Le dernier né, destiné à la Coupe du monde 2026 qui se tiendra aux États-Unis, au Canada et au Mexique du 11 juin au 19 juillet, a été révélé en octobre dernier par Adidas. Sa conception combine de façon étonnante mathématiques, physique et esthétique.
Baptisé Trionda – « trois vagues » en espagnol –, ce nouveau ballon célèbre les trois pays hôtes. Il est assemblé à partir de seulement quatre pièces (ou panneaux) distinctes, un record de sobriété pour un ballon de Coupe du monde. C’est une réduction notable par rapport aux 20 pièces du modèle Al Rihla, utilisé pour la coupe du monde 2022.
Le Trionda, ballon officiel de la Coupe du monde 2026.
© AdidasLa conception de tout ballon de football repose sur une question vieille comme le monde : comment obtenir une forme arrondie à partir d’un matériau plat ? Jusqu’à présent, tous les ballons de Coupe du monde se sont inspirés de certaines des formes tridimensionnelles les plus simples des mathématiques : les solides platoniciens. Ces cinq solides sont les seuls polyèdres convexes dont les faces sont un même polygone régulier, et avec le même nombre de faces qui se rejoignent à chaque sommet.
Les cinq solides platoniciens.
© Amanda MontañezL’icosaèdre, qui comporte 20 faces triangulaires et ressemble le plus à une sphère, semble prometteur pour fabriquer un ballon. Mais il reste encore un peu trop pointu pour rouler correctement. Si l’on tronque les sommets d’un icosaèdre, chacune de ses faces devient un hexagone, et chacun de ses sommets initiaux devient un pentagone.
C’est la forme du ballon de football classique, initialement appelé Telstar, homologué pour la Coupe du monde en 1970. Son alternance de pièces noires et blanches, qui lui confère un contraste très marqué, visait à améliorer sa visibilité sur les téléviseurs en noir et blanc, encore répandus à l’époque.
La conception du ballon Telstar à partir d'un icosahèdre.
© Amanda MontañezLe nouveau ballon Trionda repose lui aussi sur un solide platonicien : le tétraèdre. Celui-ci semble pourtant, à première vue, le moins sphérique de tous ces célèbres solides. Un tétraèdre est formé de quatre triangles, et trois d’entre eux se rencontrent à chaque sommet. L’astuce du Trionda tient à la forme de ses panneaux. Bien qu’ils possèdent trois sommets, comme un triangle ordinaire, leurs bords sont courbes et s’assemblent de façon à donner au ballon une surface plus arrondie.
La conception du ballon Trionda s'appuie sur un tétraèdre.
© Amanda MontañezCette méthode, qui consiste à arrondir un solide platonicien anguleux en incurvant les bords de ses faces, est peut-être familière aux amateurs de football. De fait, le dessin du Trionda évoque fortement celui de Brazuca, un ballon à six panneaux fondé sur le cube, qui fut la vedette de la Coupe du monde 2014 au Brésil.
La conception du ballon Brazuca est fondée sur le cube.
© Amanda MontañezConstruire le Trionda à partir d’un tétraèdre peut paraître un choix risqué : le dernier ballon inspiré de cette forme avait en effet suscité de vives controverses. Le Jabulani, celui de la Coupe du monde 2010 en Afrique du Sud, dont le nom signifie « réjouis-toi » en zoulou, s’est peut-être montré un peu trop joyeux. Des joueurs se sont plaints de son comportement imprévisible dans les airs et du fait qu’il ne réagissait pas comme ils s’y attendaient. Sa conception combinait deux étapes pour transformer un solide platonicien en sphère : tronquer les sommets du solide – ici un tétraèdre – pour obtenir huit faces, puis incurver les bords de ces faces. Il présentait aussi une caractéristique unique, absente de tous les ballons officiels précédents et suivants : des panneaux tridimensionnels moulés selon une forme sphérique.
La conception du ballon Jabulani s'appuie elle aussi sur un tétraèdre.
© Amanda MontañezLe Jabulani a ainsi été le ballon officiel le plus sphérique jamais conçu. Pourquoi, alors, n’a-t-il pas fonctionné comme prévu ?
La réponse à cette question fait appel à la physique. Lorsque le ballon vole en l’air, les particules du fluide exercent une force qui s’oppose au mouvement, la traînée. En général, plus il se déplace vite, plus la traînée qu’il subit augmente, ce qui peut le ralentir et modifier sa trajectoire. Mais à chaque modèle correspond aussi une vitesse critique, au-delà de laquelle la traînée diminue nettement. Plus un ballon est lisse, plus cette vitesse critique est élevée. C’est pourquoi les balles de golf sont couvertes de petites alvéoles : celles-ci abaissent la vitesse critique et aident les balles à se déplacer plus rapidement dans l’air. Ces effets impliquent qu’un ballon plus rond et plus lisse n’est pas toujours meilleur – et ils pourraient expliquer le comportement imprévisible du Jabulani.
La réduction de la traînée est sans doute la raison pour laquelle le Trionda présente des rainures à sa surface et explique ses coutures sinueuses. Les concepteurs de ballons jouent en effet avec la texture de la surface et la longueur et la profondeur des coutures pour obtenir le bon degré de rugosité, de sorte que les joueurs se sentent à l’aise sur le terrain.
Si le degré de rugosité est important, la position des coutures et des textures à la surface peut également influer sur la fiabilité du ballon dans les airs. Les chercheurs s’intéressent en particulier à l’effet knuckleball, nommé d’après un type de lancer au baseball. Lorsqu’un ballon tourne rapidement sur lui-même en avançant dans l’air, la position des éléments rugueux importe peu : il se comporte comme si ces éléments étaient répartis uniformément sur la surface. Mais s’il est lancé ou frappé de façon à minimiser sa rotation, la traînée engendrée par les zones plus rugueuses est différente de celle des zones plus lisses, ce qui peut provoquer un déplacement imprévisible. Cet effet est utile pour un lanceur de baseball, qui cherche à rendre la balle plus difficile à frapper pour le batteur, mais il l’est beaucoup moins pour un footballeur, qui veut envoyer le ballon exactement là où il vise.
Pour limiter ce phénomène, les concepteurs de ballons de football cherchent souvent à les rendre aussi symétriques que possible : ils doivent présenter le même aspect sous différents angles lorsqu’ils tournent. La symétrie est l’un des points qui inquiètent certains spécialistes au sujet du Trionda. Parce qu’il est basé sur un tétraèdre, il possède un degré de symétrie moindre que, par exemple, le Telstar classique : alors que celui-ci apparaît exactement identique dans 60 positions différentes, le Trionda ne présente que 12 symétries de rotation.
Les joueurs observeront de près la façon dont toutes ces caractéristiques peuvent influer sur le jeu. Suivre l’évolution du ballon et s’entraîner longuement avec celui qui a été officiellement choisi est « très important », explique Brad Friedel, ancien gardien de but de l’équipe des États-Unis. Quand on teste un nouveau ballon, « on fait simplement une séance d’entraînement normale et on observe les nuances dans son comportement : a-t-il une bonne adhérence quand il est sec ? Et quand il est mouillé ? Quelle trajectoire prend-il sur les centres piqués ? etc. »
Les joueurs ne sont pas les seuls à avoir hâte de tenir ces nouveaux ballons entre leurs mains. « Je brûle d’envie de toucher le Trionda pour voir quelles sensations il procure, à quoi ressemble la structure de ses coutures, et tout le reste », confiait John Eric Goff, physicien du sport à l’université de Puget Sound, à Tacoma, dans l’État de Washington. Ses collègues et lui prévoient d’effectuer des essais en soufflerie afin d’en analyser les propriétés physiques précises. Tandis que la plupart des amateurs de football encourageront les joueurs, tout un réseau d’ingénieurs et de scientifiques encourageront, eux, le ballon.
