Meus agradecimentos ao autor convidado Jonathan Roberts, que gentilmente reservou um tempo para escrever sobre a física do tênis de mesa, poupando-me a necessidade de forçar meu cérebro tentando descobrir essas coisas!
Em primeiro lugar, uma breve introdução à matemática usada para descrever o tênis de mesa. Há um punhado de fórmulas usadas, que um homem chamado Sir Isaac Newton derivou em sua obra monumental Philosophae Naturalis Principia Mathematica. A propósito, esse trabalho é geralmente considerado o mais importante trabalho já escrito na história da ciência, e considero Newton o maior cientista que já existiu.
Ele explica com precisão como os objetos se movem da escala de objetos interestelares (galáxias, estrelas, planetas, COISAS SERIAMENTE GRANDES, etc.), até coisas na escala de cerca de 1000 de milímetro ou 1 mícron. Depois disso, esse modelo de universo começa a se desintegrar e você precisa ir para a Teoria Quântica e a Relatividade, que envolve matemática e física assustadoras para usar.
Enfim, essa é a Física e a Matemática do Tênis de Mesa no Universo Newtoniano.
As fórmulas básicas a serem usadas aqui são:
P = W ÷ t
W = Fs
F = ma
a = (v - u) ÷ t Nota: Isso geralmente é reorganizado para v = u em
T = rF
Nota: Quando duas letras estão próximas uma da outra, isso significa multiplicação. Esta é a notação correta. Pegue a segunda fórmula como exemplo, W = Fs Isso é expresso como W = F multiplicado por s ou W = F x s.
Onde:
P = Potência (a quantidade de força aplicada)
W = Trabalho (a quantidade de energia consumida)
t = Tempo (período de tempo durante o qual a energia é aplicada)
F = Força (Basicamente, a quantidade de grunhido que o tiro tem. Semelhante a P, mas sutilmente diferente)
s = deslocamento (isso se traduz essencialmente em distância, exceto em certas circunstâncias)
m = Massa (peso da bola, fixado em 2,7g)
a = Aceleração (mudança na velocidade ao longo de um determinado período de tempo)
v = Velocidade (velocidade do tiro)
u = Velocidade inicial (quão rápido a bola é atingida em você)
T = Torque (a quantidade de força de giro aplicada)
r = Raio (o comprimento do meio de um círculo até o perímetro.)
P = W ÷ t
A fim de ganhar mais potência em suas fotos, você tem que fazer mais trabalhar ou pegue menos Tempo em suas fotos. o Tempo em um arremesso refere-se ao tempo que a bola está em contato com a raquete, que é fixado em aproximadamente 0,003 segundos. Portanto, a fim de aumentar o Trabalhar feito, a segunda equação deve ser examinada:
W = Fs
Se a quantidade de Força é aumentado, então o Trabalhar coeficiente é aumentado. A outra maneira é aumentar o Deslocamento, mas isso não pode ser feito porque o comprimento da Tabela é fixo (tecnicamente, arremesso ou dar um loop na bola aumentará o Trabalhar feito, pois a bola tem que cobrir uma distância maior do que a bola que quase não passa pela rede). Para aumentar Força, a terceira equação deve ser examinada.
F = ma
A fim de aumentar o Força, a Massa da bola precisa ser aumentada, o que é impossível, ou o Aceleração precisa ser aumentado. A fim de aumentar o aceleração, analisamos a quinta equação.
a = (v - u) ÷ t
O resultado do cálculo entre colchetes deve ser calculado primeiro (é uma lei matemática). Portanto, você deseja maximizar o aceleração, minimizar o velocidade inicial. A fim de maximizar o velocidade, você tem que bater na bola o mais forte que puder. o velocidade inicial é algo sobre o qual você não tem controle, pois é o quão forte o adversário acerta a bola em você. No entanto, como o velocidade inicial está vindo em sua direção, seu valor é negativo. Então, é realmente adicionado ao seu velocidade, como subtrair um número negativo, na verdade, você adiciona os dois termos (outra lei matemática). o Tempo permanece fixo, pelo motivo explicado acima.
Portanto, isso demonstra porque quanto mais forte você bate na bola, mais Poder terá.
Mas velocidade não é tudo no tênis de mesa. Existe o spin, que agora será discutido.
Velocidade de reação no tênis de mesa
Do ponto de vista biológico, há limites para a rapidez com que o corpo pode reagir a um estímulo. Há uma diferença neste tempo entre um estímulo de áudio e um estímulo visual. Tecnicamente, respondemos mais rápido a um estímulo de áudio do que a um estímulo visual, 0,14 de segundo em comparação com 0,18 de segundo, respectivamente. Portanto, se você pode descobrir TUDO sobre o tiro que você precisa apenas por ouvi-lo acertar a raquete, você é 0,04 ou quatro centésimos de segundo mais rápido do que qualquer outra pessoa que já jogou tênis de mesa antes.
Bons jogadores (mesmo jogadores médios como eu) ainda podem deduzir muito do que o adversário está fazendo, simplesmente ouvindo o barulho que a bola faz quando entra em contato com o taco. Por exemplo, um ruído de roçar da bola no taco indica que a bola girou, acertar um loop terá esse efeito. Um 'pock' mais nítido dirá que a bola foi golpeada com bastante solidez e também lhe dirá que eles estão usando uma borracha fina. Obviamente, é legal pedir para ver o bastão da oposição, então ouvir o barulho para saber qual borracha de espessura está sendo usada é algo que pode ser feito.
Algumas pessoas dizem que quando a bola atinge a mesa, elas podem dizer se ela foi girada por cima ou por baixo. Pessoalmente, não posso, mas não me surpreende que jogadores de elite possam.
No tênis de mesa, o tempo médio total para reagir a um tiro é geralmente de cerca de 0,25 de segundo. Com muito treinamento e muita prática, isso pode ser reduzido para 0,18 de segundo. Este é um dos grandes fatores que separam os grandes jogadores do tênis de mesa dos melhores jogadores. Nos níveis de elite do esporte, mesmo sendo a menor fração de segundo (1/1000) mais rápido começa a fazer a diferença.
Torque no tênis de mesa
T = rF
O torque é uma força que ocorre quando é aplicado em um ângulo em torno de um ponto fixo. Geralmente é um círculo. Há vários lugares que eu vi o Torque usado no tênis de mesa. Alguns lugares comuns são:
- Maximizando o giro da bola. Ao fazer isso, uma esfera (a bola) é girada em torno de um ponto dentro dela. Isso significa que quanto mais rápido a bola estiver girando, mais alto será Torque.
- Desenrolando o corpo ao jogar uma tacada poderosa, como uma quebra. Você relaxa os quadris, depois o tronco, depois os ombros, o antebraço, a parte inferior do braço e finalmente o pulso. Isso aumenta o Raio do balanço. Ao acertar a bola em direção ao aro externo da raquete, o raio também aumentará. Não sei se isso é usado no jogo, pois isso significaria que a bola está batendo na raquete fora do ponto ideal e causando uma perda de controle.
- Ao servir um pêndulo de proa sacar, uma técnica é enganar o oponente, minimizando a quantidade de giros colocados na bola. Isso é feito entrando em contato com a bola perto da alça, minimizando assim o Raio do balanço.
Bater tecnicamente na bola com mais força (com uma velocidade maior) também aumenta o Torque, pois esse aumento na velocidade resulta em um aumento direto na aceleração da bola. Como F = ma, um aumento em uma leva a um aumento direto em F, o que por sua vez leva a um aumento direto na Torque.
ou seja,
uma = (v - u) / t
F = muma
T = rF
Energia
A energia não pode ser observada. Apenas os resultados de energia podem ser observados. Ou seja, quando uma bola é rebatida com força, você está observando a transferência de energia do corpo do jogador para a bola para causar aquele chute, não a energia em si.
A energia é descrita em duas formas (ignorando um punhado de outras formas, que, sem serem extremamente técnicas em química e física nuclear, estão além do escopo deste artigo). Estas são a energia potencial e a energia cinética.
As fórmulas utilizadas são:
Energia potencial: E = mgh
Energia cinética: E = ½mv2
Onde.
E = Energia
m = massa
g = A aceleração devido à gravidade (9,81001 ms-2 a 5 casas decimais se você deve saber)
h = Altura do objeto
v = velocidade.
E = mgh
Esta é uma representação da Energia Potencial. Isso representa a capacidade do objeto em questão de usar energia. Por exemplo, se uma bola de tênis de mesa estivesse em sua mão e você a removesse rapidamente, a bola começaria a cair (devido à gravidade). Conforme isso ocorre, a energia potencial da bola começa a ser convertida em energia cinética. Ao atingir o solo, a energia cinética começa a voltar a ser energia potencial, até que a bola atinge o pico de seu salto e começa a cair novamente.
Teoricamente, isso deve continuar para sempre, já que a energia não pode ser criada ou destruída (exceto em uma reação nuclear, que envolve o que é provavelmente a equação mais famosa da ciência: E = mc2). A razão de não continuar para sempre é devido à resistência do ar, na forma de fricção, e ao fato de que a colisão da bola com o solo não é perfeitamente elástico (parte da energia cinética da bola é convertida em calor, quando ela atinge o solo, e também há algum atrito entre o chão e a bola).
Se você quiser fazer um experimento (você pode ganhar muito dinheiro com esse 'truque'), tente deixar cair uma bola de golfe e uma bola de tênis de mesa da mesma altura e ver qual atinge o solo primeiro. Ambos atacarão ao mesmo tempo, pois a resistência do ar é quase exatamente igual. Outra maneira é realizar o experimento no vácuo, embora seja mais difícil de configurar. Nesse caso, você pode deixar cair uma pena e um tijolo, e os dois atingirão o solo simultaneamente.
Isso explica por que um saque com um lançamento de bola alto é mais perigoso do que outro com apenas 15 centímetros de altura. A energia ganha pelo lance alto pode ser convertida em giro ou velocidade quando atingido pela raquete.
E = ½mv2
Esta fórmula mostra que quanto mais rápido você acertar a bola, mais energia o chute terá. Se a massa do morcego for alta, isso também resultará em mais energia no tiro. Isso ocorre porque os termos de massa e energia são diretamente proporcionais à Energia.
Por que a bola de 38 mm é mais rápida do que a bola de 40 mm?
Como a bola de 38mm tem um raio menor, ela também tem uma massa menor e, portanto, uma energia menor devido à equação E = ½mv2. Portanto, isso deve significar que a velocidade geral da bola é menor. MAS, a bola de 38 mm é mais rápida do que a bola de 40 mm porque o aumento do raio resulta em um aumento na resistência do vento, desacelerando a bola de 40 mm. Quando você lida com objetos de baixa massa, como uma bola de tênis de mesa, a resistência do ar é um fator importante para desacelerá-la.
E essa é uma introdução básica à física do tênis de mesa.
