Catching  the  wave    

Eline  Dehandschoewercker,  David  Quéré,  Christophe  Clanet    

Laboratoire  d’Hydrodynamique  de  l’Ecole  polytechnique  (LadHyX),  Ecole  polytechnique,  Palaiseau,  France  Physique  et  Mécanique  des  Milieux  Hétérogènes  (PMMH),  ESPCI,  Paris,  France  

 eline.dehandschoewercker@ladhyx.polytechnique.fr  

     Surfing  is  a   free  surface  sport   in  which  the  athlete  rides  a  wave  standing  on  a  board.  We  focus  on  the  conditions  needeed  for  a  particle  to  catch  the  wave.    We   start  with   field  observations.  The   surfer   (a)  waits   for   the   approaching  wave,   (b)  starts  paddling,  (c)  takes  off,  (d)  stands  on  the  board  and  (e)  rides  the  wave  (Figure  1).  The  surfer  catches   the  right  wave  at  a  specific  position  with  an  appropriate  velocity.  We  have  quantified  his  trajectory  and  velocity  on  the  waves  in  order  to  determine  the  optimal  conditions  for  surfing.    

     (a)                                (b)                  (c)                                    (d)                              (e)                                                                    Figure  1  :  Images  sequence  of  Alexandre  De  Sales  (1.90  m)  catching  the  wave  at  Uhabia  surf  spot  in  Bidart,  France.  Time  between  images  is  1  second.      To  optimize  surfing  in  the  lab,  we  have  developed  an  experimental  setup  that  allows  us  to  control  the  relevant  physical  parameters  of  this  problem.  A  wave-­‐maker  generates  propagating  waves  whose  wavelength  and  amplitude  are  accurately  controlled.  Balsa  boards  with  different  aspect  ratios  and  mass  distributions  are  used  as  floating  bodies  with  variable  friction  on  the  water  waves.    We   study   the  motion  of   boards   towed  onto  waves.   First  we   show   the   existence  of   a  critical  initial  velocity  above  which  the  board  is  captured  by  the  wave  and  determine  its   dependence   on   the   initial   position   of   the   board   on   the   wave.  We   vary   the  main  parameters  that  affect  this  capture  threshold,  specifically  the  slope  of  the  wave  and  the  friction  coefficient  of  the  board.  Finally,  we  analyze  the  board  motion  in  order  to  find  the  criteria  that  guarantee  an  efficient  propulsion.