Tous les quatre ans, la Coupe du monde masculine offre certaines certitudes. Les dimensions du terrain sont strictement réglementées, le hors-jeu est signalé par un drapeau et les arbitres mettent fin au match d'un coup de sifflet. Mais un élément clé est modifié intentionnellement : le ballon.

Adidas, fournisseur officiel des ballons de la Coupe du monde de football depuis 1970 , conçoit un nouveau ballon pour chaque compétition, ce qui implique de nouveaux calculs aérodynamiques pour les joueurs. Comment se comportera-t-il dans l'air ? Comment effectuera-t-il des trajectoires zigzaguantes et plongeantes ?

Depuis 20 ans, mes collègues ingénieurs au Japon et en Angleterre et moi-même testons en profondeur les nouveaux ballons, en étudiant leur aérodynamisme. Notre travail commence par des essais en soufflerie afin de mesurer la traînée, les forces latérales et la portance. Nous utilisons ensuite ces mesures dans des simulations de trajectoire qui nous permettent de prédire le comportement du ballon en situation de match.

Tout cela peut paraître un peu théorique, et nous publions d'ailleurs un article scientifique sur nos résultats. Mais les données recueillies pourraient faire la différence entre un but et un échec pour les attaquants, entre un arrêt décisif et une erreur pour les gardiens, et entre la joie et la déception pour les supporters.

Lors de la Coupe du monde, le ballon est l'élément d'équipement le plus important du plus grand tournoi du sport le plus populaire au monde .

Le ballon de cette année, le Trionda, est particulièrement intéressant. Lorsque la FIFA et Adidas l'ont dévoilé à l'automne 2025, la première chose que beaucoup ont remarquée, c'était sa couleur et son design.

Les ballons des anciennes Coupes du monde comportaient de nombreux panneaux ; les ballons modernes en ont beaucoup moins. © Manfred Rehm, picture alliance, Getty Images

Les couleurs rouge, bleu et vert du ballon correspondent aux trois pays hôtes : feuille d'érable, étoile et aigle représentent respectivement le Canada, les États-Unis et le Mexique. Et pour la première fois dans l'histoire de la Coupe du monde masculine, les matchs se joueront avec un ballon à quatre panneaux.

Mais, avec si peu de panneaux, Adidas n'a-t-il pas rendu le ballon trop lisse ? C'est le piège dans lequel sont tombés les ingénieurs avec le ballon Jabulani utilisé lors de la Coupe du monde 2010 en Afrique du Sud, devenu tristement célèbre pour ses brusques changements de trajectoire qui ont considérablement compliqué la tâche des gardiens de but.

Il ne faut surtout pas que le ballon de la Coupe du monde donne l'impression d'être le point de départ d'une expérience scientifique une fois en l'air. Et s'il se comporte bizarrement, les joueurs et les gardiens de but le remarquent immédiatement.

L'évolution des ballons de football

Les ballons de Coupe du monde ont beaucoup évolué au fil des décennies. En 1930, leur apparence était bien différente. Lors de la première finale de Coupe du monde, deux ballons en cuir différents ont été utilisés : le Tiento argentin en première mi-temps et le T-Model uruguayen en seconde. Ces deux ballons, cousus à la main et composés de plusieurs panneaux, étaient gonflés par une ouverture dans la vessie qu'il fallait nouer et replier sous les lacets. Par temps humide, le cuir absorbait l'eau, ce qui rendait le ballon plus lourd et moins prévisible.

Le gardien uruguayen Enrique Ballestrero ne parvient pas à arrêter un tir de l'Argentin Carlos Peucelle lors de la finale de la première Coupe du monde. © Keystone, Getty Images

En 1994, lors de la dernière Coupe du monde masculine organisée par les États-Unis, le ballon officiel, le Questra d'Adidas, était passé à un modèle en mousse. Le ballon actuel de la Coupe du monde n'est plus simplement en cuir cousu ; il est doté d'une surface aérodynamique conçue à cet effet.

Trionda pousse cette évolution encore plus loin. Il ne comporte que quatre panneaux, le plus petit nombre dans l'histoire de la Coupe du monde masculine, qui ont été thermocollés, fusionnés à l'aide de chaleur et d'adhésif.

Un nombre réduit de panneaux pourrait indiquer une longueur de jointure totale plus courte et donc une sphère plus lisse. Or, cette surface lisse est importante car la fine couche d'air qui adhère à la sphère détermine le point de décollement de l'écoulement, la taille du sillage et la résistance à l'air qu'elle subit.

Le Trionda présente des coutures volontairement profondes, trois rainures prononcées sur chaque panneau et une texture de surface fine.

Mais ces textures et rainures seront-elles efficaces ? Pour le savoir, mes collègues et moi avons mesuré la géométrie des coutures et le comportement aérodynamique global du ballon. Nous l'avons comparé aux quatre prédécesseurs de Trionda : l'Al Rihla de 2022, le Telstar 18 de 2018, le Brazuca utilisé en 2014 et le Jabulani de 2010.

Ce que montrent les mesures

Lors de nos tests en soufflerie à l'Université de Tsukuba, nous avons mesuré ce qu'on appelle le coefficient de traînée, qui permet de décrire la résistance de l'air à laquelle une balle est soumise lorsqu'elle se déplace.

Ces données nous ont permis de mieux comprendre comment l'écoulement de l'air autour du ballon évolue après le coup de pied. Les tests ont contribué à identifier la « crise de traînée » , c'est-à-dire la plage de vitesses où les modifications de la couche limite et le décollement de l'écoulement entraînent une variation brutale de la traînée, susceptible d'altérer l'accélération, la trajectoire et la portée du ballon.

Le ballon de football Trionda se prépare pour la soufflerie. © Goff, Hong, Liu, Asai

Nous avons constaté que le Trionda est effectivement plus rugueuse que ses prédécesseurs.

Le Trionda atteint son seuil critique de traînée à une vitesse plus basse, aux alentours de 43 km/h. C'est inférieur à la plage de 50 à 65 km/h environ observée pour l'Al Rihla, le Telstar 18 et le Brazuca, et bien inférieur à celle du Jabulani, qui se situe entre 79 et 97 km/h environ, selon l'orientation.

The Conversation, CC-BY-ND ; Source : Goff, Hong, Liu, Asai. Datawrapper

Pourquoi est-ce si important ? Parce qu'une balle peut sembler ordinaire au moment du contact avec le pied et se comporter différemment en vol. Lorsque la résistance de l'air se manifeste à des vitesses pertinentes pour le jeu, de petites variations de la vitesse initiale, de l'orientation ou de la rotation peuvent faire basculer la balle d'un régime aérodynamique à un autre.

C'était là le problème de Jabulani. Une fois lancée avec peu d'effet, la balle avait tendance à trop ralentir en passant par sa plage de vitesse critique .

Le Trionda ne ressemble pas à ce type de ballon. Son coefficient de traînée est plus stable et constant dans la plage de vitesses associées aux corners et aux coups francs.

Mais il y a un compromis à faire. Nos mesures ont également montré qu'une fois que Trionda entre dans le régime d'écoulement turbulent à vitesse plus élevée, ses coefficients de traînée sont légèrement supérieurs à ceux de Brazuca, Telstar 18 et Al Rihla.

En clair, cela signifie qu'une balle longue frappée avec force peut perdre un peu de portée.

Dans nos simulations, la différence n'est pas énorme. Mais elle est suffisamment importante pour que les joueurs remarquent que les longs dégagements s'arrêtent quelques mètres trop courts.

Il est également important de préciser que nous avons testé un ballon sans effet. Par conséquent, nos résultats ne permettent pas de prédire toutes les passes, dégagements ou coups francs que les supporters verront cet été. Les ballons en vol ont souvent un effet dû à des frappes décentrées. Ce phénomène, combiné à l'altitude, à l'humidité, à la température et à la pression atmosphérique, influence la trajectoire du ballon après sa frappe.

Gros plan sur la balle Trionda lors des essais en soufflerie. © Goff, Hong, Liu, Asai

Le grand test reste à venir.

Moins de panneaux et une texture plus prononcée ne sont pas les seules différences de ce nouveau ballon.

Trionda embarque également une technologie qui a peu à voir avec son vol, mais beaucoup avec l'arbitrage. À l'instar d'Al Rihla, Trionda est équipé de la technologie de « balle connectée » qui permet aux ordinateurs de détecter le coup de pied, facilitant ainsi les décisions de hors-jeu.

Mais l'architecture a évolué. En 2022, l'unité de mesure était suspendue au centre du ballon. Avec Trionda, elle est intégrée à une couche spécialement conçue à l'intérieur d'un panneau, les trois autres panneaux assurant l'équilibrage. La puce transmet des données au système d'assistance vidéo à l'arbitrage (VAR) et au système de hors-jeu semi-automatisé du tournoi.

Cette modification facilitera le travail des arbitres, mais le nouveau ballon, de manière générale, aidera-t-il ou gênera-t-il les joueurs ?

Les résultats de nos tests suggèrent que la balle ne se comportera pas de manière à entraîner une trajectoire imprévisible et erratique.

Mais les possibilités les plus intéressantes sont plus subtiles et dépassent le cadre de nos tests. Les rainures du Trionda aideront-elles les joueurs à imprimer plus d'effet rétro à la balle, générant ainsi plus de portance et compensant peut-être le coefficient de traînée à haute vitesse légèrement plus élevé du Trionda ?

C'est pourquoi je continue d'étudier les ballons de la Coupe du monde, aussi bien en laboratoire qu'en observant leur comportement sur le terrain. Tous les quatre ans, un nouveau modèle offre une perspective inédite sur l'influence des lois de la physique, non pas en théorie, mais dans le mouvement concret d'un objet auquel chaque joueur doit se fier sur le terrain.