Я дякую запрошеному автору Джонатану Робертсу, який люб’язно знайшов час, щоб написати про фізику настільного тенісу, позбавивши мене від необхідності напружувати свій мозок, намагаючись зрозуміти це!
По-перше, дуже короткий вступ до математики, яка використовується для опису настільного тенісу. Існує кілька формул, які використовуються, які людина на ім’я Ісаак Ньютон вивів у своїй монументальній роботі Philosophae Naturalis Principia Mathematica. До речі, ця робота, як правило, вважається найбільш важливою роботою, коли-небудь написаною в історії науки, і я вважаю Ньютона найбільшим вченим, який коли-небудь жив.
Він точно пояснює, як об’єкти рухаються від масштабу міжзоряних об’єктів (галактики, зірки, планети, СЕРЙЗНО ВЕЛИКІ РЕЧІ тощо), аж до речей у масштабі приблизно 1000 міліметра або 1 мікрон. Після цього ця модель Всесвіту починає руйнуватися, і вам потрібно перейти до квантової теорії та теорії відносності, яка включає в себе СТРАШНУ математику та фізику.
У всякому разі, це фізика і математика настільного тенісу у Всесвіті Ньютона.
Основні формули, які слід використовувати тут:
P = W÷t
W = Fs
F = ma
a = (v - u)÷t Примітка: зазвичай це змінюється на v = u at
T = rF
Примітка: коли дві літери лежать поруч, це означає множення. Це правильне позначення. Візьмемо для прикладу другу формулу, W = Fs Це виражається як W = F помножений на с або W = F x s.
де:
P = потужність (кількість потужності, яка застосовується)
W = робота (кількість споживаної енергії)
t = час (тривалість часу, протягом якого застосовується потужність)
F = Сила (в основному кількість хрюкання пострілу. Схожий на P, але трохи інший)
s = зміщення (це, по суті, означає відстань, за винятком певних обставин)
m = маса (вага м'яча, фіксована на рівні 2,7 г)
a = Прискорення (зміна швидкості за певний період часу)
v = швидкість (швидкість пострілу)
u = початкова швидкість (як швидко м'яч вдарить у вас)
T = крутний момент (кількість прикладеної сили обертання)
r = Радіус (довжина від середини кола до периметра).
P = W÷t
Щоб отримати більше потужність у ваших знімках, ви повинні зробити більше працювати або брати менше час у ваших кадрах. The час під ударом означає час контакту м’яча з ракеткою, який становить приблизно 0,003 секунди. Тому, щоб збільшити Робота виконано, потрібно розглянути друге рівняння:
W = Fs
Якщо сума Сила збільшується, то Робота коефіцієнт збільшений. Інший спосіб - збільшити Зміщення, але це неможливо зробити, оскільки довжина таблиці фіксована (технічно, лобіювання або повторення м'яча збільшить Робота готово, оскільки м’яч повинен подолати більшу відстань, ніж м’яч, який ледве очищає сітку). З метою збільшення Сила, необхідно розглянути третє рівняння.
F = ma
З метою збільшення Сила, Маса м'яча потрібно збільшити, що неможливо, або Прискорення необхідно збільшити. З метою збільшення прискорення, аналізуємо п’яте рівняння.
a = (v - u)÷t
Спочатку потрібно обчислити результат обчислення між дужками (це математичний закон). Тому ви хочете максимізувати прискорення, мінімізувати початкова швидкість. Для того щоб максимізувати швидкість, ви повинні вдарити по м’ячу якомога сильніше. The початкова швидкість це те, над чим ви не можете контролювати, оскільки це те, наскільки сильно опозиція б’є по м’ячу. Однак, як початкова швидкість наближається до вас, його значення негативне. Таким чином, він фактично додається до вашого швидкість, оскільки віднімання від’ємного числа насправді означає, що ви додаєте два доданки (інший математичний закон). The час залишається фіксованим з причини, описаної вище.
Тому це демонструє, чому чим сильніше ви б’єте по м’ячу, тим сильніше Потужність це матиме.
Але швидкість – це не все в настільному тенісі. Є спін, про який зараз піде мова.
Швидкість реакції в настільному тенісі
З біологічної точки зору, є межі того, наскільки швидко організм може відреагувати на подразник. Існує різниця в цей час між звуковим стимулом і візуальним стимулом. Технічно ми реагуємо швидше на звуковий стимул, ніж на візуальний, 0,14 секунди порівняно з 0,18 секунди відповідно. Тому, якщо ви можете визначити ВСЕ про постріл, просто почувши його удари по ракетці, ви на 0,04 або чотири соті секунди швидше, ніж будь-хто інший, хто коли-небудь грав у настільний теніс раніше.
Хороші гравці (навіть середні гравці, як я) все ще можуть зробити багато чого з того, що робить суперник, просто прислухаючись до шуму, який видає м’яч, коли він торкається битою. Наприклад, шум удару м’яча по биті говорить вам про те, що м’яч обертається, удар по петлі дасть такий ефект. Більш гостра «кишка» скаже вам, що м’яч був ударений досить міцно, а також скаже, що вони використовують тонку гуму. Звісно, законно просити подивитися біту опозиції, тому слухати шум, щоб визначити товщину гуми, яка використовується, – це те, що можна зробити.
Деякі люди кажуть, що коли м’яч вдаряється об стіл, вони можуть визначити, крутиться м’яч зверху чи знизу. Особисто я не можу, але мене не здивує, що елітні гравці можуть.
У настільному тенісі середній загальний час реакції на постріл зазвичай становить близько 0,25 секунди. З великою кількістю тренувань і практики це можна скоротити до 0,18 секунди. Це один із важливих факторів, що відрізняє великих гравців настільного тенісу від гравців вищого класу А. На елітних рівнях спорту навіть прискорення на найменшу частку секунди (1/1000) починає мати значення.
Крутний момент у настільному тенісі
T = rF
Крутний момент - це сила, яка виникає, коли її прикладають під кутом навколо фіксованої точки. Зазвичай це коло. Є кілька місць, де я бачив, як Torque використовується в настільному тенісі. Деякі поширені місця:
- Максимізація обертання м’яча. При цьому куля (куля) обертається навколо точки всередині неї. Це означає, що чим швидше м’яч обертається, тим вище Крутний момент.
- Розкручування тіла під час виконання потужного удару, наприклад a розбити. Ви розкручуєте стегна, потім тулуб, потім плечі, надпліччя, нижню частину плеча і, нарешті, зап’ястя. Це збільшує Радіус гойдалки. Удар по м'ячу в сторону зовнішнього краю ракетки також збільшить радіус. Я не знаю, чи використовується це в грі, оскільки це означатиме, що м’яч вдариться по ракетці за межами солодкої точки і спричинить втрату контролю.
- При обслуговуванні а передній маятник подавати, один із прийомів полягає в тому, щоб обдурити суперника, мінімізуючи кількість обертання м’яча. Це робиться шляхом дотику м’яча близько до ручки, тим самим зводячи до мінімуму Радіус гойдалки.
Технічні удари по м’ячу сильніше (з більшою швидкістю) також збільшують крутний момент, оскільки це збільшення швидкості призводить до прямого збільшення прискорення м’яча. Як F = ma, збільшення в а призводить до прямого збільшення Ф, що в свою чергу призводить до прямого збільшення в Крутний момент.
тобто
а = (v - у)/т
Ф = ма
Т = rФ
Енергія
Енергію не можна спостерігати. Можна спостерігати лише результати Енергетики. Тобто, коли м’яч сильно вдарений, ви спостерігаєте передачу енергії від тіла гравця до м’яча, щоб викликати цей удар, а не саму енергію.
Енергія описується у двох формах (ігноруючи деякі інші форми, які, не вдаючись до надзвичайно технічної хімії та ядерної фізики, виходять за рамки цієї статті). Це потенційна енергія і кінетична енергія.
Використовуються формули:
Потенційна енергія: E = mgh
Кінетична енергія: E = ½mv2
де.
E = Енергія
m = маса
g = прискорення сили тяжіння (9,81001 мс-2 до 5 знаків після коми, якщо потрібно знати)
h = висота об'єкта
v = Швидкість.
E = mgh
Це уявлення про потенційну енергію. Це відображає здатність об'єкта, про який йде мова, використовувати енергію. Наприклад, якщо у вашій руці був м’яч для настільного тенісу, і ви швидко витягнете руку, м’яч почав би падати (через гравітацію). Коли це відбувається, потенційна енергія кулі починає перетворюватися в кінетичну. Коли м’яч вдариться про землю, кінетична енергія починає змінюватися назад на потенційну, поки м’яч не досягне піку свого відскоку, і знову почне падати.
Теоретично це має тривати вічно, оскільки Енергія не може бути створена або знищена (за винятком ядерної реакції, яка включає, ймовірно, найвідоміше рівняння науки: E = mc2). Причина, чому вона не триває вічно, пов’язана з опором повітря у формі тертя та тим, що зіткнення м’яча і землі не відбувається. ідеально пружна (деяка частина кінетичної енергії м’яча перетворюється в тепло, коли він зіштовхується з землею, а також виникає тертя між підлогою і м'яч).
Якщо ви хочете провести експеримент (ви можете заробити чимало грошей на цьому «трюку»), спробуйте скинути м’яч для гольфу та м’яч для настільного тенісу з однієї висоти і подивіться, який впаде на землю першим. Обидва ударять будуть одночасно, оскільки опір повітря майже однаковий. Інший спосіб — провести експеримент у вакуумі, хоча це важче налаштувати. У цьому випадку ви можете кинути перо і цеглу, і вони одночасно вдаряться об землю.
Це пояснює, чому подача з високим кидком м’яча є більш небезпечною, ніж подача, яка кидається лише на 6 дюймів у висоту. Енергія, отримана під час високого підкидання, може бути перетворена на обертання або швидкість при ударі ракеткою.
E = ½mv2
Ця формула показує, що чим швидше ви б’єте по м’ячу, тим більше енергії матиме удар. Якщо маса кажана велика, це також призведе до більшої енергії в пострілі. Це пояснюється тим, що і маса, і енергія прямо пропорційні енергії.
Чому 38-мм м'яч швидше, ніж 40-мм м'яч?
Оскільки кулька діаметром 38 мм має менший радіус, вона також має меншу масу, а отже, меншу енергію через рівняння E = ½mv2. Тому це має означати, що загальна швидкість м’яча нижча. АЛЕ 38-мм куля швидше, ніж 40-мм, тому що збільшення радіусу призводить до збільшення опору вітру, що сповільнює 40-мм кульку. Коли ви маєте справу з об’єктами малої маси, такими як м’яч для настільного тенісу, опір повітря є основним фактором уповільнення його.
І це базовий вступ до фізики настільного тенісу.
