Takk til gjesteforfatteren Jonathan Roberts, som har tatt seg tid til å skrive om fysikken i bordtennis, og sparer meg for behovet for å anstrenge hjernen min for å finne ut av dette!
Først en veldig kort introduksjon til matematikken som brukes for å beskrive bordtennis. Det er en håndfull formler som brukes, som en mann kalt Sir Isaac Newton hentet i sitt monumentale verk Philosophae Naturalis Principia Mathematica. Forresten, dette verket blir generelt sett på som det viktigste verket som noen gang er skrevet i vitenskapens historie, og jeg ser på Newton som den største vitenskapsmannen som noen gang har levd.
Den forklarer nøyaktig hvordan objekter beveger seg fra skalaen til interstellare objekter (galakser, stjerner, planeter, SERIØST STORE TING osv.), ned til ting på skalaen rundt 1000-dels millimeter eller 1 mikron. Etter det begynner denne modellen av universet å bryte ned, og du må gå til kvanteteori og relativitet, som involverer FREMMELIG matematikk og fysikk å bruke.
Uansett, dette er fysikk og matematikk for bordtennis i det newtonske universet.
De grunnleggende formlene som skal brukes her er:
P = W÷t
W = Fs
F = ma
a = (v - u)÷t Merk: Dette omorganiseres vanligvis til v = u at
T = rF
Merk: Når to bokstaver står ved siden av hverandre betyr det multiplikasjon. Dette er riktig notasjon. Ta den andre formelen som et eksempel, W = Fs Dette uttrykkes som W = F ganget med s eller B = F x s.
Hvor:
P = Effekt (mengden oomph som påføres)
W = Arbeid (mengden energi som forbrukes)
t = Tid (tiden strømmen brukes for)
F = Kraft (I utgangspunktet mengden grynt skuddet har. Ligner P, men subtilt annerledes)
s = forskyvning (dette oversettes i hovedsak til avstand, bortsett fra under visse omstendigheter)
m = masse (vekt av ballen, fastsatt til 2,7 g)
a = Akselerasjon (endring i hastighet over en gitt tidsperiode)
v = Hastighet (skuddhastighet)
u = Utgangshastighet (hvor fort ballen blir slått mot deg)
T = dreiemoment (mengden dreiekraft som påføres)
r = Radius (lengden fra midten av en sirkel, til omkretsen.)
P = W÷t
For å få mer makt i skuddene dine må du gjøre mer arbeid eller ta mindre tid i skuddene dine. De tid i et skudd refererer til tiden ballen er i kontakt med racketen som er fastsatt til ca. 0,003 sekunder. Derfor, for å øke Arbeid gjort, må den andre ligningen undersøkes:
W = Fs
Hvis mengden av Makt økes, deretter Arbeid koeffisienten økes. Den andre måten er å øke Forskyvning, men det kan ikke gjøres siden lengden på bordet er fast (teknisk sett, lobbing eller looping ballen vil øke Arbeid gjort, da ballen må dekke en større avstand enn ball som knapt klarer nettet). For å øke Makt, må den tredje ligningen undersøkes.
F = ma
For å øke Makt, den Masse av ballen må økes som er umulig, eller Akselerasjon må økes. For å øke akselerasjon, analyserer vi den femte ligningen.
a = (v - u)÷t
Resultatet av beregningen mellom parentesene må beregnes først (det er en matematisk lov). Derfor ønsker du å maksimere akselerasjon, minimere starthastighet. For å maksimere hastighet, du må slå ballen så hardt du kan. De starthastighet er noe du ikke har kontroll over, da det er hvor hardt motstanderen slår ballen mot deg. Imidlertid, som starthastighet kommer mot deg, er verdien negativ. Så det er faktisk lagt til din hastighet, da subtrahering av et negativt tall faktisk betyr at du legger til de to leddene (en annen matematisk lov). De tid forblir fast, av den grunn som er forklart ovenfor.
Derfor viser dette hvorfor jo hardere du slår ballen, jo mer Makt det vil ha.
Men hastighet er ikke alt i bordtennis. Det er spinn, som nå skal diskuteres.
Reaksjonshastighet i bordtennis
Fra et biologisk perspektiv er det grenser for hvor raskt kroppen kan reagere på en stimulans. Det er en forskjell i denne tiden mellom en lydstimulus og visuell stimulus. Teknisk sett reagerer vi raskere på en lydstimulus enn en visuell stimulus, henholdsvis 0,14 sekund sammenlignet med 0,18 sekund. Derfor, hvis du kan finne ut ALT om skuddet du trenger bare ved å høre det slå i racketen, du er 0,04 eller fire hundredeler av et sekund raskere enn noen andre som noen gang har spilt bordtennis før.
Gode spillere (selv gjennomsnittlige spillere som meg selv) kan fortsatt utlede mye av det motstanderen gjør, ganske enkelt ved å lytte til støyen ballen lager når den kommer i kontakt med balltre. For eksempel en børstelyd fra ballen på balltre forteller deg at det er satt spinn på ballen, og å treffe en løkke vil gi denne effekten. En skarpere "pock" vil fortelle deg at ballen har blitt truffet ganske solid, og vil også fortelle deg at de bruker en tynn gummi. Det er selvfølgelig lov å be om å få se opposisjonens balltre, så å lytte til støyen for å fortelle hvilken tykkelse gummi som brukes er bare noe som kan gjøres.
Noen sier at når ballen treffer bordet, kan de se om ballen er toppspunnet eller underspunnet. Personlig kan jeg ikke, men det ville ikke forundre meg at elitespillere kan.
I bordtennis er den gjennomsnittlige tiden for å reagere på et skudd vanligvis rundt 0,25 sekund. Med mye trening og mye trening kan dette reduseres til 0,18 av et sekund. Dette er en av de store faktorene i det som skiller de store innen bordtennis, fra de beste A-spillerne. På elitenivåer i sporten begynner selv å være den minste brøkdelen av et sekund (1/1000-deler) raskere å gjøre en forskjell.
Dreiemoment i bordtennis
T = rF
Dreiemoment er en kraft som oppstår når den påføres i en vinkel rundt et fast punkt. Dette er vanligvis en sirkel. Det er flere steder jeg har sett Torque brukt i bordtennis. Noen vanlige steder er:
- Maksimere spinn på ballen. Ved å gjøre dette roteres en kule (kulen) om et punkt inne i den. Dette betyr at jo raskere ballen spinner, jo høyere er den Dreiemoment.
- Å slappe av kroppen når du spiller et kraftig slag som f.eks knuse. Du slapper av hoftene, deretter overkroppen, deretter skuldrene, overarmen, underarmen og til slutt håndleddet. Dette øker Radius av husken. Ved å slå ballen mot den ytre kanten av racketen vil også radius øke. Jeg vet ikke om dette brukes i spillet, da dette vil bety at ballen treffer racketen utenfor sweet spot og forårsaker tap av kontroll.
- Ved servering av en forehand pendel serve, en teknikk er å lure motstanderen ved å minimere mengden spinn på ballen. Dette gjøres ved å kontakte ballen nær håndtaket, og dermed minimere Radius av husken.
Å teknisk treffe ballen hardere (med høyere hastighet) øker også dreiemomentet, da denne økningen i hastighet resulterer i en direkte økning i ballens akselerasjon. Som F = ma, en økning i en fører til en direkte økning i F, som igjen fører til en direkte økning i Dreiemoment.
dvs.
en = (v - u)/t
F = men
T = rF
Energi
Energi kan ikke observeres. Bare resultatene av energi kan observeres. Det vil si at når en ball blir truffet hardt, observerer du overføringen av energi fra spillerens kropp til ballen for å forårsake det skuddet, ikke energien i seg selv.
Energi er beskrevet i to former (ignorerer en snert av andre former, som, uten å bli ekstremt tekniske i kjemi og kjernefysikk, er utenfor rammen av denne artikkelen). Disse er potensiell energi og kinetisk energi.
Formlene som brukes er:
Potensiell energi: E = mgh
Kinetisk energi: E = ½mv2
hvor.
E = Energi
m = masse
g = Akselerasjonen på grunn av tyngdekraften (9,81001 ms-2 til 5 desimaler hvis du må vite det)
h = Høyde på objektet
v = Hastighet.
E = mgh
Dette er en representasjon av potensiell energi. Dette representerer evnen til det aktuelle objektet til å bruke energi. For eksempel, hvis en bordtennisball var i hånden din og du fjerner hånden raskt, ville ballen begynne å falle (på grunn av tyngdekraften). Når dette skjer, begynner ballens potensielle energi å bli konvertert til kinetisk energi. Når den treffer bakken, begynner den kinetiske energien å endre seg tilbake til potensiell energi, til ballen når toppen av sprett, og begynner å falle igjen.
Teoretisk sett burde dette fortsette for alltid, ettersom energi ikke kan skapes eller ødelegges (bortsett fra i en kjernefysisk reaksjon, som involverer det som sannsynligvis er Sciences mest kjente ligning: E = mc2). Grunnen til at det ikke fortsetter for alltid er på grunn av luftmotstand, i form av friksjon, og det faktum at kollisjonen mellom ballen og bakken ikke er perfekt elastisk (noe av ballens kinetiske energi omdannes til varme når den støter mot bakken, og det er også noe friksjon mellom gulvet og ballen).
Hvis du vil utføre et eksperiment (du kan tjene mye penger på dette "trikset"), prøv å slippe en golfball og en bordtennisball fra samme høyde og se hvilken som treffer bakken først. Begge vil slå til samtidig, da motstanden på grunn av luft er nesten nøyaktig lik. En annen måte er å utføre eksperimentet i et vakuum, selv om dette er vanskeligere å sette opp. I så fall kan du slippe en fjær og en murstein, og de to vil slå i bakken samtidig.
Dette forklarer hvorfor en serve med høy ballkast er farligere enn en som bare kastes 6 tommer høyt. Energien som oppnås ved det høye kastet kan konverteres til spinn eller hastighet når den blir truffet av racketen.
E = ½mv2
Denne formelen viser at jo raskere du treffer ballen, jo mer energi vil skuddet ha. Hvis massen til flaggermusen er høy, vil det også resultere i mer energi i skuddet. Dette er fordi masse- og energivilkårene begge er direkte proporsjonale med energien.
Hvorfor er 38 mm-kulen raskere enn 40 mm-kulen?
Siden 38 mm kulen har en mindre radius, har den også lavere masse, og derfor lavere energi på grunn av ligningen E = ½mv2. Dette bør derfor bety at den totale hastigheten til ballen er lavere. MEN, 38mm-kulen er raskere enn 40mm-kulen fordi økningen i radius resulterer i en økning i vindmotstanden, og dermed bremser 40mm-kulen. Når du håndterer gjenstander med lav masse som en bordtennisball, er luftmotstand en viktig faktor for å bremse den.
Og det er en grunnleggende introduksjon til fysikken i bordtennis.
