Physique de la quille

Analyse de l'énergie potentielle gravitationnelle en levant la balle de quille

Lorsqu’un joueur lève la balle de quille, celle-ci accumule de l’énergie potentielle gravitationnelle. Lors de la mise en oscillation de la balle, elle acquiert de plus de l'énergie cinétique. Afin d’éviter les rebonds de la balle, il faut la lâcher aussi près du plancher que possible pour minimiser l’énergie potentielle.

L’énergie potentielle gravitationnelle se calcule avec l’équation :

${\displaystyle E_{g}=mgh}$

${\displaystyle E_{g}}$ : énergie potentielle gravitationnelle en joules
m : masse en kilogrammes
g : accélération gravitationnelle (9,8 m/s²)
h : hauteur en mètres.

Lorsque la balle est en mouvement sur l’allée elle possède une énergie cinétique qui se calcule avec l’équation :

${\displaystyle E_{c}={\frac {1}{2}}{m\nu ^{2}}}$

${\displaystyle E_{c}}$ : énergie cinétique en joules (j)
m : masse en kilogrammes (kg)
v : vitesse en mètres par seconde (m/s)

Le ralentissement de la balle est dû au coefficient de friction de l’allée, qui s'oppose au mouvement de la balle. De l’huile est généralement appliquée sur l'allée afin de minimiser ce coefficient de friction. Cependant la quantité d’huile doit être suffisamment faible pour permettre à la balle d'adopter une trajectoire courbe ; ce mouvement s’appelle Hook ball.

La force de frottement se calcule avec l’équation :

${\displaystyle F_{f}={\mu }F_{N}}$

${\displaystyle F_{f}}$ : force de frottement en newtons
${\displaystyle \mu }$ : coefficient de frottement
${\displaystyle F_{N}}$ : force normale en newtons

Différentes façons de mettre l'huile sur les allées de quille

L’allée est huilée seulement sur certaines parties. Le schéma le plus commun est en forme de pentagone ; il peut être utilisé par les joueurs amateurs et professionnels. Pour les joueurs plus expérimentés, l’huile peut être appliquée sur les côtés et pas dans le milieu, ou dans le milieu et pas sur les côtés.

Lorsqu'une quille est placée sur l’allée, la somme des forces qui s'exercent sur elle est nulle et elle est immobile dans un référentiel galiléen. Au moment où la balle la frappe, elle exerce une force extérieure qui entraîne un déplacement de la quille à direction et vitesse constante, jusqu’à une collision avec le mur ou une autre autre quille.

La force exercée sur une quille est directement proportionnelle à la masse de la balle et à sa vitesse de lancement.

La force exercée sur les quilles peut être calculé avec l’équation :

${\displaystyle F=ma}$

F : force en newtons
m : masse en kilogrammes
a : accélération de la masse en mètres par seconde carrée