Mécanique de la frappe : Le modèle de torsion et « La science de la frappe »

Déc 8, 2021
admin

Le « modèle de torsion » est un modèle biomécanique du mouvement physique qui explique pourquoi nos idées actuelles sur la mécanique du baseball – vitesse de la batte, rotation de la hanche, « puissance » – sont insuffisantes pour expliquer pleinement ce qui se passe lorsque la batte frappe la balle. Dans cet article, l’auteur présente le « modèle de la torsion » en montrant comment il soutient la théorie de Ted Williams sur la frappe dans The Science of Hitting.

Le « modèle de la torsion » est un modèle biomécanique du mouvement physique qui explique pourquoi nos idées actuelles sur la mécanique du baseball – vitesse de la batte, rotation des hanches, « puissance » – sont insuffisantes pour expliquer pleinement ce qui se passe lorsque la batte frappe la balle. Dans cet article, j’aimerais présenter le « modèle de torsion » en montrant comment il soutient la théorie de Ted Williams sur la frappe dans The Science of Hitting. Le modèle de torsion est moins bien connu que le modèle de rotation conventionnel. L’étude sur le terrain du Twisting Model n’a commencé que récemment.

The Science of Hitting est un excellent livre. Tout ce que Ted Williams a appris sur la frappe tout au long de sa carrière est contenu dans ce livre. Cependant, son explication de la mécanique de frappe est vague : elle est basée sur ses perceptions personnelles. Récemment, j’ai trouvé qu’en appliquant la théorie du Twisting Model, l’explication de Williams sur la mécanique de frappe devient plus claire et permet une meilleure compréhension concernant le mouvement pour produire une impulsion lors de la frappe.

LE TWISTING MODEL

1) Mécanique du Twisting Model : Le modèle de la torsion suppose que les éléments les plus importants de la frappe (ou du lancer) sont la structure du corps et le mouvement approprié. Ce mouvement est plus important que le simple fait d’avoir de gros muscles car la contraction musculaire n’est pas la source directe de la puissance de frappe dans le modèle.

Dans les figures 1 et 2, je plie de l’herbe à poils pour démontrer comment l’énergie est stockée dans l’herbe. En pliant l’herbe, on emmagasine de l’énergie qui est libérée lorsque l’herbe se redresse ou « rebondit ». Pour plier l’herbe, deux forces différentes dans des directions opposées sont nécessaires. La flèche du bas est la force ajoutée par la main et la flèche du haut est la force de la pointe qui résiste au mouvement, la force dite « fictive ».

Nous utilisons notre corps de la même manière lorsque nous frappons (ou lançons) une balle. Lorsque nous frappons (ou lançons), nous produisons une force lorsque le haut du corps (au-dessus des articulations de la hanche) et le bas du corps (en dessous des articulations de la hanche) se déplacent dans des directions opposées.

Dans la figure 3, une joueuse de tennis s’apprête à frapper une balle en utilisant le haut et le bas de son corps de manière distincte. Elle se tourne d’abord vers l’arrière, puis se déplace vers l’avant. Dans le bas du corps, grâce à son déplacement de poids et à son pas intérieur, la force de la torsion de rebond est rassemblée et la torsion avant du haut du corps est retardée. La combinaison de torsion emmagasine de l’énergie dans son corps qui est utilisée lors de la frappe de la balle.

Les figures 4-7 représentent un joueur de ligue majeure qui lance une balle rapide. Il utilise également le haut de son corps et le bas de son corps de différentes manières. Sur la figure 4, il se tourne vers l’arrière et fait un pas en avant, en déplaçant son poids dans le but de créer une torsion de rebond dans le bas du corps. Sur la figure 5, la torsion de rebondissement et la torsion du haut du corps stockent l’énergie dans la jambe avant. Sur ces figures, on voit clairement la force fictive dans son bras gauche – due au fait qu’il traîne « le bras et la balle ». La combinaison de ces forces emmagasine de l’énergie dans son corps comme la courbure de l’herbe à poils. J’ai tracé une ligne sur les figures pour indiquer comment l’énergie est stockée et libérée comme dans l’herbe à poils. Comme les « torsions » sont centrées sur les articulations de la hanche, plus le mouvement autour des articulations de la hanche est important, plus l’énergie peut être stockée pour lancer la balle.

Le modèle de torsion suppose que le même processus de « stockage et de libération de l’énergie » est important pour la mécanique de frappe, également. Les figures 8 à 11 montrent un joueur de ligue majeure passant par le processus de frappe. La figure 8 montre comment la première torsion est effectuée dans le dos – ce que l’on appelle communément « arquer la hanche ». Sur la figure 9, une torsion de rebond est produite par un transfert de poids et un pas en avant, ainsi qu’un déplacement de la batte pour stocker l’énergie. Dans les figures 10 et 11, l’énergie est libérée pour frapper la balle. Il est intéressant de noter que dans ce processus, la vitesse de la batte ne sera pas maximale au moment de la frappe, mais plutôt au moment du suivi de la balle. Cela est dû au fait que dans ce modèle, le processus de stockage et de libération de l’énergie du déploiement de la batte repose sur l’énergie stockée : cette énergie peut être transformée soit en vitesse de la batte, soit transférée à la balle au moment de l’impact. Cela signifie que l’augmentation de la vitesse de la batte ne ferait que réduire le transfert d’énergie à la balle, réduisant ainsi la vitesse de la balle frappée.

La figure 12 montre deux vagues, l’une venant de la gauche, l’autre de la droite, se déplaçant et interférant l’une avec l’autre pour générer une vague plus grande. Le modèle de torsion suppose également que, comme les deux vagues opposées, l’interférence des mouvements du bas et du haut du corps emmagasine une plus grande énergie. Le mouvement a la propriété/le profil d’une « vague », comme un ressort, ce qui explique pourquoi le timing est important pour frapper. Dans le modèle de torsion, l’énergie pour lancer/frapper peut être décrite comme de l’énergie élastique, comme la compression d’un ressort.

Souvent ce processus est mal compris comme une  » rotation « , mais la rotation et la torsion sont des choses différentes. La torsion stocke de l’énergie, mais pas la rotation. Le modèle de torsion est basé sur la « torsion » et non sur la « rotation ». (Figure 13)

2) La mécanique dans The Science of Hitting : Williams a écrit que la chose la plus importante à laquelle il pouvait penser était l’armement des hanches : Maintenant, avec votre poids uniformément réparti, vos hanches commencent à l’horizontale. Vous ne vous préoccupez pas des hanches jusqu’à ce que vous commenciez réellement l’exécution du swing. Les hanches et les mains s’inclinent lorsque vous déplacez votre pied de tête vers la foulée, le genou avant se retournant pour aider les hanches à pivoter vers l’arrière. Vous armez vos hanches pendant la foulée, et c’est très important de bien le faire. C’est une action pendulaire. Un mouvement et un contre-mouvement de métronome. Vous ne l’avez peut-être pas réalisé, mais vous lancez une balle de cette façon. Vous reculez, puis vous avancez. Vous ne commencez pas par là. Et vous ne  » commencez  » pas votre swing avec les hanches cockées.Ted Williams avec John Underwood, The Science of Hitting, (New York:Simon & Schuster, 1971).

Examinons cela par rapport au modèle de la torsion. En utilisant deux images du livre de Williams, les figures 14 et 15 ajoutent des flèches et des lignes en noir et blanc pour montrer comment l’énergie est stockée et libérée selon le modèle de la torsion.

Sur la figure 14, deux flèches grises indiquent « l’armement de la hanche. » Dans la figure 15, deux flèches au niveau de la taille et du bas du corps illustrent l’action du pendule, « mouvement et contre-mouvement », la ligne indiquant comment l’énergie est stockée dans le corps.

Les figures 16 et 17 illustrent le processus de libération de l’énergie. La prédiction du modèle de torsion correspond assez bien à l’explication de Williams. C’est comme rassembler les pièces manquantes d’un puzzle.

Supposons que nous imaginions le corps d’un joueur comme un ressort à lame. Pour stocker de l’énergie dans le ressort à lame en le tordant, une extrémité doit être fixée. Pour cette raison, le modèle de torsion prédit théoriquement que le déplacement du poids sur la jambe avant aiderait à stocker l’énergie dans le corps.

Une autre prédiction concerne le swing de la batte lui-même. Le modèle de torsion prédit que le swing de la batte est une action avec deux processus : un processus de stockage de l’énergie et un processus de libération de l’énergie. Encore une fois, supposons que le joueur soit un ressort plat (figure 15, figure 16). Un ressort souple se plie facilement et l’utilisation de muscles souples facilite le processus de stockage. Une fois que la plaque est pliée, une plaque plus forte permet de libérer une plus grande quantité d’énergie. Cela signifie que dans la partie du processus de libération, l’utilisation de muscles durs est préférable pour la frappe (figure 17). Ce n’est pas dans le livre, mais Williams était connu pour dire :  » Lent, lent, lent, rapide, rapide, rapide « … Par exemple, dans The Jerome Holtzman Reader de Jerome Holtzman,  » A Splendid Pitch on the Art of Hitting  » cite Williams disant lors d’une clinique de frappe :  » Soyez rapide, rapide, rapide ! La seule façon d’être rapide est d’utiliser vos hanches. Les hanches doivent ouvrir la voie. » George Will, dans une colonne politique syndiquée au niveau national le 3 juin 2003, le cite comme « la règle de Ted Williams sur la frappe : ‘Attendez, attendez, attendez, puis vite, vite, vite' ». Williams a peut-être essayé de faire valoir ce même point.

Modèle de torsion et modèle de rotation

La figure 18 montre un diagramme simplifié qui ne semble plus ressembler à un mouvement de baseball. Une batte est juste une masse ronde qui est projetée droite par un ressort hélicoïdal comprimé dans un corps.

Ce modèle prédit que lorsque la vitesse de la batte est lente, la force (accélération) du ressort est élevée. De même, lorsque la vitesse de la batte est élevée, la force provenant de la bobine serait faible. Donc, cela conviendrait à un modèle de swing inside-out.

En outre, parce que la batte est projetée directement vers une balle, l’influence du corps à l’impact doit également être prise en compte. En d’autres termes, au moment de la collision, la balle ne frappe pas seulement la batte seule, mais la combinaison de la batte tenue par le corps du joueur. L’influence du corps en tant que « masse inertielle » devrait travailler pour fournir une grande impulsion.

Modèle de torsion simplifié (figure 18)

Si vous comparez cela au modèle de rotation conventionnel (figure 19) et à son modèle simplifié (figure 20), le modèle de torsion simplifié est très différent.

Modèle rotationnel / La physique du baseball (figure 19)
Modèle rotationnel simplifié (figure 20)

La différence n’est pas seulement en apparence. Puisque le modèle rotationnel ne prend en compte que l’impulsion dans la direction de la rotation, la condition optimale serait celle où la vitesse de la batte est maximale à l’impact. Le modèle rotationnel ne prend pas en compte l’impulsion provenant du corps. En fait, puisque la condition optimale du modèle rotationnel est de frapper une balle perpendiculairement au corps, l’impulsion du corps n’apparaîtra pas dans cette condition. Peut-être est-ce la raison pour laquelle l’impulsion/accélération provenant du corps n’a pas fait partie de la discussion sur la mécanique de frappe pendant des années ?

En réalité, l’impulsion dans la direction de la rotation et l’impulsion dans la direction droite devraient toutes deux fonctionner à l’impact. Par exemple, pour frapper vers le champ opposé, utiliser l’impulsion dans la direction droite devrait être utile. Williams a décrit ce swing inside-out dans le livre, et le Twisting Model le prédit.

CONCLUSION

Plutôt que de présenter les résultats des tests sur le terrain, cet article décrit une évaluation du Twisting Model par rapport aux explications de Ted Williams sur la technique de frappe dans The Science of Hitting. Cette analyse semble montrer que le Twisting Model correspond bien aux intuitions de Williams et explique la mécanique de nombreux joueurs professionnels. Le modèle rotationnel conventionnel, qui ne prend en compte que l’élan de la batte basé sur sa vitesse, ne peut pas expliquer le mécanisme de la frappe avec puissance vers le champ opposé.

Le modèle de torsion a de nombreuses applications pratiques. Comme il prédit que le point critique pour produire de l’énergie potentielle est le mouvement flexible autour des articulations de la hanche, l’introduction d’exercices appropriés pour maximiser la flexion de la hanche pourrait avoir les effets suivants :

  • Améliorer le développement de la puissance chez les jeunes athlètes
  • Prolonger la carrière des joueurs
  • Prévenir les blessures
  • Eloigner les enfants/joueurs de l’utilisation de médicaments améliorant les muscles, puisque la force musculaire n’est pas critique pour le modèle de torsion

Des études supplémentaires sont nécessaires pour développer le potentiel du modèle de torsion pour le baseball à l’avenir.

TAKEYUKI INOHIZA est dans les ventes techniques pour une entreprise chimique à Tokyo, où il s’occupe des catalyseurs et des résines pour l’électronique et les revêtements. Son équipe de baseball préférée est celle des Marines de Chiba (anciennement dirigée par Bobby Valentine). Sa famille, qui comprend sa femme et ses deux fils, vit près de leur stade et de Valentine Way. Il a obtenu un BA de l’université Rikkyo (université St. Paul) et un BS de l’université des sciences de Tokyo. C’est son premier article de recherche à être publié à l’étranger.

Remerciements

Mes remerciements spéciaux aux gens de la SABR, en particulier au Dr Dave Baldwin, qui était un lanceur pour les Sénateurs. Sans ses instructions et ses conseils, je ne serais pas en mesure d’écrire ce document. Merci beaucoup. Et je remercie également mes amis de King Industries Inc. Chris Fesenmeyer m’a continuellement encouragé à faire cette recherche. Dan Miller m’a gentiment emmené de Norwalk, Connecticut, à Boston pour ma réunion de recherche et le Dr. Len Calbo a vérifié mon brouillon pour corriger mon anglais et m’a donné des recommandations utiles. J’apprécie beaucoup leur soutien. Et enfin et surtout, mon plus profond respect à Ted Williams, l’auteur de La science de la frappe.

Sources

La science de la frappe, Ted Williams avec John Underwood, 1971, Imprimé par Simon & Schuster New York.

Batting no Kagaku (La science de la frappe), Ted Williams avec John Underwood, 1978, Imprimé par Baseball Magazine Sha Co. Ltd.

Kagakusuru Yakyu Jitsugi-hen (La science du baseball pour l’application), Yutaka Murakami, 1987, Imprimé par Baseball Magazine Sha Co. Ltd.

Baseball no Buturigaku (traduction de The Physics of Baseball), Robert K. Adair, 1996, Kinokuniya shoten.

« Un nouveau modèle de frappe pour le modèle de torsion », Takeyuki Inohiza, 2011, Publié à Shintaichi Kenkyukai.

« Le stockage de l’énergie élastique dans l’épaule et l’évolution du lancer à grande vitesse » dans HOMO, N.T Roach, M. Venkadesan, M. J. Rainbow et D. E. Lieberman, 2013, Nature 498.

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