Mé poděkování patří hostujícímu autorovi Jonathanu Robertsovi, který si laskavě udělal čas a napsal o fyzice stolního tenisu, čímž mi ušetřil potřebu namáhat můj mozek při snaze přijít na to!
Nejprve velmi stručný úvod do matematiky, která se používá k popisu stolního tenisu. Existuje několik vzorců, které se používají, které muž jménem Sir Isaac Newton odvodil ve svém monumentálním díle. Philosophae Naturalis Principia Mathematica. Mimochodem, toto dílo je obecně považováno za jediné nejdůležitější dílo, jaké kdy bylo v dějinách vědy napsáno, a já považuji Newtona za největšího vědce, který kdy žil.
Přesně vysvětluje, jak se objekty pohybují z měřítka mezihvězdných objektů (galaxie, hvězdy, planety, VÁŽNĚ VELKÉ VĚCI atd.), až po věci v měřítku asi 1000 milimetru nebo 1 mikron. Poté se tento model vesmíru začne hroutit a musíte přejít na kvantovou teorii a teorii relativity, která zahrnuje děsivou matematiku a fyziku.
Každopádně tohle je fyzika a matematika stolního tenisu v newtonském vesmíru.
Základní vzorce, které se zde použijí, jsou:
P = W÷t
W = Fs
F = ma
a = (v - u)÷t Poznámka: Toto je obvykle přeskupeno na v = u at
T = rF
Poznámka: Když jsou dvě písmena vedle sebe, znamená to násobení. Toto je správný zápis. Vezměte si druhý vzorec jako příklad, W = Fs To je vyjádřeno jako W = F vynásobeno s nebo W = F x s.
Kde:
P = Síla (množství použitého oomph)
W = Práce (množství spotřebované energie)
t = čas (délka doby, po kterou je výkon aplikován)
F = Síla (v podstatě množství bručení, které má výstřel. Podobné jako P, ale mírně odlišné)
s = posunutí (to v podstatě znamená vzdálenost, s výjimkou určitých okolností)
m = hmotnost (hmotnost míče, pevná 2,7 g)
a = zrychlení (změna rychlosti za dané časové období)
v = rychlost (rychlost výstřelu)
u = počáteční rychlost (jak rychle je na vás míč zasažen)
T = točivý moment (velikost síly otáčení, která je aplikována)
r = Poloměr (délka od středu kruhu k obvodu.)
P = W÷t
Aby získali více Napájení ve svých záběrech musíte udělat víc práce nebo brát méně čas ve vašich záběrech. The čas v odpalu označuje čas, kdy je míček v kontaktu s raketou, který je pevně stanoven na přibližně 0,003 sekundy. Proto za účelem zvýšení Práce hotovo, je třeba prozkoumat druhou rovnici:
W = Fs
Pokud množství Platnost se zvýší, pak Práce koeficient se zvyšuje. Druhým způsobem je zvýšení Přemístění, ale to nelze provést, protože délka stolu je pevná (technicky, lobování nebo smyčkování míče zvýší Práce hotovo, protože míč musí překonat větší vzdálenost než míč, který sotva vyčistí síť). Aby se zvýšil Platnost, je třeba prozkoumat třetí rovnici.
F = ma
Za účelem zvýšení Platnost, Hmotnost míče je třeba zvýšit, což je nemožné, nebo Akcelerace je třeba zvýšit. Za účelem zvýšení akcelerace, analyzujeme pátou rovnici.
a = (v - u)÷t
Výsledek výpočtu mezi závorkami se musí vypočítat jako první (je to matematický zákon). Proto chcete maximalizovat akcelerace, minimalizovat počáteční rychlost. Za účelem maximalizace rychlost, musíte odpálit míč tak silně, jak jen můžete. The počáteční rychlost je něco, nad čím nemáte žádnou kontrolu, protože jde o to, jak tvrdě na vás soupeř zasáhne míč. Nicméně, jak počáteční rychlost blíží se k vám, jeho hodnota je záporná. Takže je vlastně přidán do vašeho rychlost, protože odečtení záporného čísla ve skutečnosti znamená, že přidáte dva termíny (další matematický zákon). The čas zůstává neměnná z výše uvedeného důvodu.
Proto to ukazuje, proč čím tvrději míč zasáhnete, tím více Napájení bude mít.
Ale rychlost není ve stolním tenisu všechno. Dochází k rotaci, o které bude nyní řeč.
Rychlost reakce ve stolním tenise
Z biologického hlediska existují limity, jak rychle může tělo reagovat na podnět. Mezi zvukovým a vizuálním podnětem je v tomto čase rozdíl. Technicky reagujeme na zvukový podnět rychleji než na vizuální podnět, 0,14 sekundy ve srovnání s 0,18 sekundy. Pokud tedy dokážete zjistit VŠECHNO o úderu, který potřebujete, pouhým poslechem úderu do rakety, jste o 0,04 nebo čtyři setiny sekundy rychlejší než kdokoli jiný, kdo kdy hrál stolní tenis před.
Dobří hráči (dokonce i průměrní hráči jako jsem já) mohou stále odvodit mnoho z toho, co dělá soupeř, jednoduše nasloucháním hluku, který míček vydává, když se dotkne pálky. Například hluk štětce míče na pálce vám sdělí, že míček byl otočen, úder smyčky tento efekt poskytne. Ostřejší 'puknutí' vám prozradí, že míček byl zasažen poměrně pevně, a také vám řekne, že používají tenkou gumu. Je samozřejmě legální požádat o zobrazení opozičního netopýra, takže poslouchat hluk, abyste zjistili, jaká tloušťka gumy se používá, je prostě něco, co lze udělat.
Někteří lidé říkají, že když koule narazí na stůl, dokážou zjistit, zda je koule točená nahoře nebo dole. Osobně nemohu, ale nepřekvapilo by mě, že elitní hráči mohou.
Ve stolním tenisu je průměrná celková doba reakce na střelu obvykle kolem 0,25 sekundy. Se spoustou tréninku a spoustou praxe to lze snížit na 0,18 sekundy. To je jeden z hlavních faktorů, který odděluje velikány stolního tenisu od nejlepších hráčů A. Na elitních úrovních tohoto sportu začíná být rozdíl i o nejmenší zlomek sekundy (1/1000) rychlejší.
Točivý moment ve stolním tenise
T = rF
Kroutící moment je síla, ke které dochází, když je aplikována pod úhlem kolem pevného bodu. Obvykle se jedná o kruh. Je několik míst, kde jsem viděl Torque používat ve stolním tenise. Některá běžná místa jsou:
- Maximalizace rotace míče. Tímto způsobem se koule (koule) otočí kolem bodu uvnitř ní. To znamená, že čím rychleji se míček točí, tím vyšší je Točivý moment.
- Odvíjení těla při silném úderu, jako je a rozbít. Uvolníte boky, pak trup, pak ramena, nadloktí, podloktí a nakonec zápěstí. Tím se zvyšuje Poloměr z houpačky. Úderem míčku směrem k vnějšímu okraji rakety se také zvětší rádius. Nevím, jestli se to ve hře používá, protože by to znamenalo, že míček zasáhne raketu mimo sweet spot a způsobí ztrátu kontroly.
- Při podávání a forhendové kyvadlové podáníJednou z technik je oklamat soupeře minimalizací rotace míče. To se provádí kontaktem míče v blízkosti rukojeti, čímž se minimalizuje Poloměr z houpačky.
Technicky tvrdší úder do míče (s vyšší rychlostí) také zvyšuje točivý moment, protože toto zvýšení rychlosti má za následek přímé zvýšení zrychlení míče. Tak jako F = ma, zvýšení v A vede k přímému zvýšení F, což následně vede k přímému zvýšení v Točivý moment.
tj.
A = (proti - u)/t
F = mA
T = rF
Energie
Energii nelze pozorovat. Lze pozorovat pouze výsledky Energy. To znamená, že když je míč zasažen tvrdě, pozorujete přenos energie z těla hráče do míče, aby způsobil střelu, nikoli energii samotnou.
Energie je popsána ve dvou formách (pomineme-li spousty jiných forem, které, aniž by byly extrémně technické v chemii a jaderné fyzice, přesahují rámec tohoto článku). Jedná se o potenciální energii a kinetickou energii.
Používané vzorce jsou:
Potenciální energie: E = mgh
Kinetická energie: E = ½ mv2
kde.
E = Energie
m = hmotnost
g = gravitační zrychlení (9,81001 ms-2 až 5 desetinných míst, pokud to musíte vědět)
h = Výška objektu
v = rychlost.
E = mgh
Toto je reprezentace potenciální energie. To představuje schopnost daného objektu využívat energii. Pokud byste například drželi míček na stolní tenis a vy byste ruku rychle sundali, míč by začal padat (vlivem gravitace). Když k tomu dojde, potenciální energie míče se začne přeměňovat na kinetickou energii. Když míč dopadne na zem, kinetická energie se začne měnit zpět na potenciální energii, dokud míč nedosáhne vrcholu svého odrazu, a začne znovu padat.
Teoreticky by to mělo pokračovat navždy, protože energii nelze vytvořit ani zničit (s výjimkou jaderné reakce, která zahrnuje pravděpodobně nejslavnější rovnici vědy: E = mc2). Důvodem, proč to nepokračuje navždy, je odpor vzduchu ve formě tření a skutečnost, že kolize míče a země není dokonale elastické (část kinetické energie míče se při dopadu na zem přemění na teplo a také dochází k určitému tření mezi podlahou a míček).
Pokud chcete provést experiment (můžete si tímto „trikem“ vydělat docela dost peněz), zkuste shodit golfový míček a míček na stolní tenis ze stejné výšky a uvidíte, který dopadne na zem jako první. Oba udeří současně, protože odpor vzduchu je téměř přesně stejný. Dalším způsobem je provedení experimentu ve vakuu, i když je to složitější na nastavení. V takovém případě můžete upustit pírko a cihlu a oba udeří na zem současně.
To vysvětluje, proč je podání s vysokým hodem míče nebezpečnější než podání odhozené pouze 6 palců vysoko. Energii získanou vysokým hodem lze při úderu raketou převést na rotaci nebo rychlost.
E = ½ mv2
Tento vzorec ukazuje, že čím rychleji odpálíte míč, tím více energie bude mít střela. Pokud je hmotnost pálky vysoká, bude to mít za následek také více energie ve výstřelu. Je to proto, že hmotnostní a energetické pojmy jsou přímo úměrné energii.
Proč je 38mm kulička rychlejší než 40mm kulička?
Vzhledem k tomu, že koule o průměru 38 mm má menší poloměr, má také nižší hmotnost, a proto nižší energii díky rovnici E = ½ mv2. To by tedy mělo znamenat, že celková rychlost míče je nižší. ALE 38mm koule je rychlejší než 40mm koule, protože zvětšení poloměru má za následek zvýšení odporu větru, čímž se 40mm koule zpomalí. Když se zabýváte předměty s nízkou hmotností, jako je míček na stolní tenis, odpor vzduchu je hlavním faktorem, který jej zpomaluje.
A to je základní úvod do fyziky stolního tenisu.
