Mijn dank gaat uit naar gastauteur Jonathan Roberts, die zo vriendelijk de tijd heeft genomen om over de fysica van tafeltennis te schrijven, waardoor ik mijn hersens niet meer hoef in te spannen om dit soort dingen uit te zoeken!
Allereerst een zeer korte introductie tot de wiskunde die wordt gebruikt om tafeltennis te beschrijven. Er zijn een handvol formules die worden gebruikt, die een man genaamd Sir Isaac Newton heeft afgeleid in zijn monumentale werk Philosophae Naturalis Principia Mathematica. Tussen haakjes, dit werk wordt algemeen beschouwd als het belangrijkste werk dat ooit in de geschiedenis van de wetenschap is geschreven, en ik beschouw Newton als de grootste wetenschapper die ooit heeft geleefd.
Het legt nauwkeurig uit hoe objecten bewegen van de schaal van interstellaire objecten (sterrenstelsels, sterren, planeten, ERNSTIG GROTE DINGEN enz.), tot dingen op de schaal van ongeveer 1000ste van een millimeter of 1 micron. Daarna begint dit model van het universum af te brokkelen en moet je naar Quantum Theory and Relativity gaan, wat BESCHIKBARE wiskunde en natuurkunde inhoudt om te gebruiken.
Hoe dan ook, dit is de natuurkunde en wiskunde van tafeltennis in het Newtoniaanse universum.
De basisformules die hier moeten worden gebruikt, zijn:
P = W÷t
W = Fs
F = ma
a = (v - u)÷t Opmerking: dit wordt meestal herschikt naar v = u at
T = rF
Opmerking: als twee letters naast elkaar staan, betekent dit vermenigvuldiging. Dit is de juiste notatie. Neem de tweede formule als voorbeeld, W = Fs Dit wordt uitgedrukt als W = F vermenigvuldigd met s of W = F x s.
Waar:
P = Vermogen (De hoeveelheid oomph die wordt toegepast)
W = Arbeid (De hoeveelheid energie die wordt verbruikt)
t = Tijd (duur van de aanvraag van de Macht)
F = Force (In feite de hoeveelheid grunt die het schot heeft. Gelijk aan P maar subtiel anders)
s = verplaatsing (dit vertaalt zich in wezen in afstand, behalve onder bepaalde omstandigheden)
m = Massa (gewicht van de bal, vastgesteld op 2,7 g)
a = versnelling (verandering in snelheid over een bepaalde tijdsperiode)
v = Velocity (snelheid van het schot)
u = Initial Velocity (hoe snel de bal naar je toe wordt geslagen)
T = Koppel (De hoeveelheid draaikracht die wordt toegepast)
r = straal (de lengte van het midden van een cirkel tot de omtrek.)
P = W÷t
Om meer te krijgen stroom in je foto's moet je meer doen werk of neem minder tijd in je opnames. De tijd in een schot verwijst naar de tijd dat de bal in contact is met het racket, die is vastgesteld op ongeveer 0,003 seconden. Daarom, om de Werk gedaan, moet de tweede vergelijking worden onderzocht:
W = Fs
Als het bedrag van Kracht wordt verhoogd, dan is de Werk coëfficiënt wordt verhoogd. De andere manier is om de Verplaatsing, maar dat kan niet worden gedaan omdat de lengte van de tabel vast is (technisch gezien, lobben of een lus maken van de bal verhoogt de Werk gedaan, omdat de bal een grotere afstand moet afleggen dan een bal die nauwelijks over het net gaat). Om het te laten toenemen Kracht, moet de derde vergelijking worden onderzocht.
F = ma
Om de Kracht, de Massa van de bal moet worden verhoogd, wat onmogelijk is, of de Versnelling moet worden verhoogd. Om de versnelling, analyseren we de vijfde vergelijking.
a = (v - u)÷t
Het resultaat van de berekening tussen de haakjes moet eerst worden berekend (het is een wiskundige wet). Daarom wil je de versnelling, minimaliseer de beginsnelheid. Om de snelheid, moet je de bal zo hard mogelijk slaan. De beginsnelheid is iets waar je geen controle over hebt, want het is hoe hard de tegenstander de bal naar je toe slaat. Echter, zoals de beginsnelheid naar u toe komt, de waarde ervan is negatief. Dus het wordt daadwerkelijk toegevoegd aan je snelheid, omdat het aftrekken van een negatief getal in feite betekent dat je de twee termen optelt (een andere wiskundige wet). De tijd blijft vast, om de hierboven uiteengezette reden.
Daarom laat dit zien waarom hoe harder je de bal raakt, hoe meer Stroom het zal hebben.
Maar snelheid is niet alles bij tafeltennis. Er is spin, dat zal nu worden besproken.
Reactiesnelheid bij tafeltennis
Vanuit biologisch perspectief zijn er grenzen aan hoe snel het lichaam kan reageren op een stimulus. Er is in deze tijd een verschil tussen een audio-stimulus en een visuele stimulus. Technisch gezien reageren we sneller op een audio-stimulus dan op een visuele stimulus, respectievelijk 0,14 seconde vergeleken met 0,18 seconde. Daarom, als je ALLES over het schot kunt vinden, moet je gewoon door te horen dat het op het racket slaat, je bent 0,04 of vier honderdste van een seconde sneller dan iemand anders die ooit tafeltennis heeft gespeeld voordat.
Goede spelers (zelfs gemiddelde spelers zoals ik) kunnen nog steeds veel afleiden van wat de tegenstander aan het doen is, simpelweg door te luisteren naar het geluid dat de bal maakt wanneer deze in contact komt met de knuppel. Een strijkend geluid van de bal op de knuppel vertelt je bijvoorbeeld dat er spin op de bal is gezet, het raken van een lus geeft dit effect. Een scherpere 'pock' zal je vertellen dat de bal behoorlijk stevig is geraakt, en zal je ook vertellen dat ze een dun rubber gebruiken. Het is natuurlijk legaal om te vragen om de vleermuis van de oppositie te bekijken, dus luisteren naar het geluid om te zien welke dikte rubber wordt gebruikt, is gewoon iets dat kan worden gedaan.
Sommige mensen zeggen dat wanneer de bal de tafel raakt, ze kunnen zien of de bal topgesponnen of ondergesponnen is. Persoonlijk kan ik dat niet, maar het zou me niet verbazen dat elite spelers dat wel kunnen.
Bij tafeltennis is de gemiddelde totale reactietijd op een schot meestal ongeveer 0,25 seconde. Met veel training en veel oefening kan dit worden teruggebracht tot 0,18 seconde. Dit is een van de grote factoren in wat de groten van tafeltennis onderscheidt van de top A-klasse spelers. In elite-niveaus van de sport begint zelfs de kleinste fractie van een seconde (1/1000ste) sneller een verschil te maken.
Koppel bij tafeltennis
T = rF
Koppel is een kracht die optreedt wanneer deze onder een hoek rond een vast punt wordt uitgeoefend. Dit is meestal een cirkel. Er zijn verschillende plaatsen waar ik Torque heb zien gebruiken in tafeltennis. Enkele veel voorkomende plaatsen zijn:
- Het maximaliseren van de spin op de bal. Door dit te doen wordt een bol (de bal) rond een punt erin geroteerd. Dit betekent dat hoe sneller de bal draait, hoe hoger de Koppel.
- Het lichaam ontspannen bij het spelen van een krachtig schot zoals een verpletteren. Je ontspant je heupen, dan je romp, dan je schouders, bovenarm, onderarm en tenslotte je pols. Dit verhoogt de Straal van de schommel. Door de bal naar de buitenrand van het racket te slaan, wordt ook de straal vergroot. Ik weet niet of dit in het spel wordt gebruikt, omdat dit zou betekenen dat de bal het racket buiten de sweet spot raakt en verlies van controle veroorzaakt.
- Bij het serveren van een forehand slingerservice, is een techniek om de tegenstander te misleiden door de hoeveelheid spin op de bal te minimaliseren. Dit wordt gedaan door de bal dicht bij het handvat te raken, waardoor de Straal van de schommel.
Technisch harder slaan (met een hogere snelheid) verhoogt ook het koppel, omdat deze toename in snelheid resulteert in een directe toename van de versnelling van de bal. Als F = ma, een toename van een leidt tot een directe verhoging van F, wat op zijn beurt leidt tot een directe verhoging van de Koppel.
d.w.z.
een = (v - u)/t
F = meen
t = rF
Energie
Energie kan niet worden waargenomen. Alleen de resultaten van Energie kunnen worden waargenomen. Dat wil zeggen, wanneer een bal hard wordt geraakt, observeer je de overdracht van energie van het lichaam van de speler naar de bal om dat schot te veroorzaken, niet de energie zelf.
Energie wordt beschreven in twee vormen (een paar andere vormen negerend, die, zonder extreem technisch te worden in scheikunde en kernfysica, buiten het bestek van dit artikel vallen). Dit zijn potentiële energie en kinetische energie.
De gebruikte formules zijn:
Potentiële energie: E = mgh
Kinetische energie: E = ½mv2
waar.
E = Energie
m = massa
g = De versnelling door zwaartekracht (9,81001 ms-2 tot 5 decimalen als je het moet weten)
h = Hoogte van het object
v = Snelheid.
E = mgh
Dit is een weergave van potentiële energie. Dit geeft het vermogen van het object in kwestie weer om Energie te gebruiken. Als je bijvoorbeeld een tafeltennisbal in je hand hebt en je je hand snel weghaalt, zou de bal beginnen te vallen (vanwege de zwaartekracht). Als dit gebeurt, wordt de potentiële energie van de bal omgezet in kinetische energie. Wanneer het de grond raakt, begint de kinetische energie terug te veranderen in potentiële energie, totdat de bal het hoogtepunt van zijn stuitering bereikt en weer begint te vallen.
Theoretisch zou dit voor altijd moeten doorgaan, aangezien energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd (behalve in een nucleaire reactie, waarbij de waarschijnlijk meest bekende vergelijking van de wetenschap betrokken is: E = mc2). De reden dat het niet eeuwig doorgaat, is te wijten aan luchtweerstand, in de vorm van wrijving, en het feit dat de botsing van de bal en de grond niet perfect elastisch (een deel van de kinetische energie van de bal wordt omgezet in warmte wanneer deze de grond raakt, en er is ook enige wrijving tussen de vloer en de bal).
Als je een experiment wilt doen (je kunt met deze 'truc' aardig wat geld verdienen), probeer dan een golfbal en een tafeltennisbal van dezelfde hoogte te laten vallen en kijk welke als eerste de grond raakt. Beide zullen tegelijkertijd toeslaan, omdat de weerstand door lucht bijna exact gelijk is. Een andere manier is om het experiment in een vacuüm uit te voeren, hoewel dit moeilijker op te zetten is. In dat geval kun je een veer en een steen laten vallen, en de twee zullen tegelijkertijd de grond raken.
Dit verklaart waarom een service met een hoge balworp gevaarlijker is dan een service die slechts 15 cm hoog wordt gegooid. De energie die wordt verkregen door de hoge toss kan worden omgezet in spin of snelheid wanneer het racket wordt geraakt.
E = ½mv2
Deze formule laat zien dat hoe sneller je de bal raakt, hoe meer energie het schot zal hebben. Als de massa van de vleermuis hoog is, zal dit ook resulteren in meer energie in het schot. Dit komt omdat de termen massa en energie beide recht evenredig zijn met de energie.
Waarom is de kogel van 38 mm sneller dan de kogel van 40 mm?
Omdat de kogel van 38 mm een kleinere straal heeft, heeft deze ook een lagere massa en daarom een lagere energie vanwege de vergelijking E = ½mv2. Dit zou dus moeten betekenen dat de totale snelheid van de bal lager is. MAAR, de bal van 38 mm is sneller dan de bal van 40 mm omdat de toename van de straal resulteert in een toename van de windweerstand, waardoor de bal van 40 mm wordt vertraagd. Wanneer u met voorwerpen met een lage massa werkt, zoals een tafeltennisbal, is luchtweerstand een belangrijke factor bij het vertragen ervan.
En dat is een basisinleiding tot de fysica van tafeltennis.
