Физика тенниса: анатомия служения

  • 2019

Фото Getty Images, Иллюстрации от Intoaroute

Виндуп

Когда бросок поднимается, игроки прижимают ноги к площадке, используя силы реакции земли для создания упругой потенциальной энергии - вращений ног, бедер, туловища и плеч, которые создают максимальный угловой момент. Взрываясь вверх по направлению к мячу, профессиональные игроки используют экстраординарное время для эффективной передачи сил от ног через сегменты тела к ударной руке, что биомеханисты называют «принципом кинетической цепи». Брюс Эллиотт, профессор Университета Западной Австралии, экстраполировал вклад сегментов тела в скорость головы ракетки (показано здесь), используя 3D-видеографию и компьютерный анализ. «Эти вклады варьируются от человека к человеку, - говорит Эллиотт, - но данные показывают очевидную важность туловища, внутреннего вращения плеча и сгибания запястья во время удара».

Бросок

Высокий, уверенный бросок, сделанный на 1–2 фута внутри базовой линии, позволяет серверу раскручиваться как вверх, так и вперед в корт, вступая в контакт в 1,5 раза больше высоты тела. Для Роддика, на 6 футов 2 дюйма, это примерно 9,5 футов от земли. Профессиональный игрок ищет изменения высоты или местоположения бросков своего противника, чтобы предсказать, куда направляется подача - и соответственно корректирует. Однако топ-серверы ничего не выдают. «Энди может сильно ударить по разным углам одним и тем же броском», - говорит Макинрой. «Игроки просто не могут забрать это».

Удар

На подаче со скоростью 120 миль в час мяч находится в контакте со струнами ракетки в течение примерно 5 миллисекунд, перемещаясь на 5 дюймов в поперечном направлении по плоскости струны, набирая скорость вращения. Кончик ракетки движется со скоростью почти 120 миль в час, хотя в точке удара, на несколько дюймов ближе к земле, ракетка движется примерно на 22 процента медленнее. Дополнительная скорость мяча зависит от упругой энергии в резине, которая возвращает от 53 до 58 процентов силы, действующей на него, и от струн ракетки (натянутых в среднем на 60 фунтов растяжения), которые растягиваются примерно на 1 дюйм во время влияние.

Окно принятия

Когда мяч срывается с струн, он должен перемещаться в очень узком диапазоне углов, чтобы очистить сетку и отскочить внутри коробки обслуживания. Тренеры называют этот крошечный клин потенциальных траекторий "окном принятия". Он сжимается по мере того, как подача идет быстрее - требуется невероятное время и точность, чтобы обеспечить подачу со скоростью 120 миль в час. Тем не менее, есть вещи, которые сервер может сделать (кроме удара по мячу медленнее), чтобы увеличить размер окна принятия. Профессор физики Пенсильванского университета Говард Броди определил две ключевые тактики: ударить по мячу как можно выше от земли или дать мячу больше верхнего удара, что создает область низкого давления под шаром (явление, известное как эффект Магнуса), чтобы Заставь его нырнуть в служебный суд.

Вращение

Во время полета вращение теннисного мяча почти не уменьшается, а увеличивается, когда мяч попадает на корт. «Глядя на замедленное видео, вы можете видеть, что трение корта захватывает нижнюю часть мяча, в то время как верхняя часть продолжает вращаться, добавляя больше вращения и превращая боковое вращение в почти чистый верх», - говорит видеооператор и инструктор по теннису Джон. Yandell. Средняя скорость вращения 2400 об / мин, которую наблюдал Янделл в подаче Роддика на 130 миль в час, удваивается после того, как мяч ударяется о поверхность площадки - до колоссальных 4800 об / мин. Это создает эффект «тяжелого мяча» - выстрел с таким большим движением и вращением, что противники чувствуют, будто они возвращают толкание ядра.

Иллюстрация Intoaroute

Первое и второе подают

Профи успешны на 50-60% своих первых подач, которые быстрее и имеют более плоские траектории, чем вторые, более медленные. В этом году на Уимблдонском турнире Роддик прибил 133-миль в час первую подачу (синюю), которая сильно ударилась о корт и отскочила низко со срезом - боковым вращением, которое изгибается и притягивает возвращающегося к широкой боковой линии.

На второй подаче (желтой) Роддик использовал «подачу удара» со скоростью 102 миль в час с тяжелым верхом, созданную путем смазывания струн вверх по задней части мяча. Это заставило подачу нырнуть в коробку и вызвало сильный отскок, который было трудно вернуть. Первые подачи являются яркими, но вторые подачи являются лучшим предиктором успеха: тройка лучших игроков в мире - это мужчины, которые набрали наибольшее количество очков на второй подаче.

Иллюстрация Intoaroute

Скорость

Скорости подачи, которые вы видите на цифровых дисплеях на кортах, измеряются так же, как мяч покидает ракетку. К счастью для возвращающихся, к тому времени, когда мяч достигнет их, сопротивление воздуха и трение поверхности корта уменьшили его скорость примерно на 50 процентов. Теннисный инструктор и аналитик Джон Янделл обнаружил, что в среднем подача со скоростью 120 миль в час замедляется до 82 миль в час до отскока, затем до 65 миль в час после отскока и, наконец, до 55 миль в час у ракетки противника.

Как сегодняшние подачи стали такими быстрыми?

Род-Кросс, физик из австралийского университета в Сиднее, говорит, что единственное достижение, наиболее ответственное за сегодняшнюю невероятно быструю подачу, - это ракетка большого размера. Игра трансформировалась, когда поверхность удара ракеток выросла до действующего законного предела в 15,5 х 11,5 дюйма, установленного в 1981 году. «Игроки бьют по мячу так сильно, как могут, и дают ему достаточно верха, чтобы он приземлился в суд ", говорит Кросс. «Вы не могли бы сделать это с маленькой деревянной ракеткой - мяч подрезал бы раму».

ВИДЕО.

Следующая статья