في نظر مهندسي وكالة ناسا، ما هي الأسرار المثيرة للاهتمام التي تخفيها لعبة البيكلبول؟

جزء مما يجعل لعبة Pickleball جذابة للغاية هو أنها تنطوي على مجموعة كاملة من الفيزياء المثيرة للاهتمام للغاية.

نحن في زمنٍ يلعب فيه الجميع بيكلبول، كل عائلة تلعب بيكلبول. ملاعب بيكلبول تنتشر في كل مكان، حتى أصحاب ملاعب التنس يُفلسون لتجديد ملاعبهم والتحول إلى هذا النوع الجديد من الرياضة . في الولايات المتحدة، أصبحت بيكلبول أسرع الرياضات نموًا للعام الرابع على التوالي.

وفقًا لإحدى الجمعيات الرياضية، يلعب أكثر من 13.6 مليون أمريكي لعبة البيكلبول، مما يجعلها أسرع الرياضات نموًا من حيث عدد اللاعبين الجدد. وتنتشر البلدات والمدارس ونوادي البيكلبول في كل مكان، جاذبةً الناس من جميع الأعمار والخلفيات.

على مقربة من مركز شغف هذه الرياضة، يقف فيل هيبول، مهندس ديناميكيات هيكلية ذو خبرة طويلة في صناعة الطيران والفضاء. ألّف هيبول دليلاً إرشادياً حول معايير البيئة الديناميكية لوكالة ناسا، بالإضافة إلى دليل آخر حول الاهتزازات والصدمات لهذه الصناعة.

وعندما بدأ بلعب البيكلبول، أدرك فجأةً أن هذه الرياضة تتشابه كثيرًا مع تخصصه، بدءًا من حركية الكرة، وملمس سطح المضرب، وصولًا إلى الاهتزازات والفرقعة المميزة التي تُحدثها. يُقال إنه عندما يذهب هيبول إلى ملعب البيكلبول، لا يرى المضرب والكرة، بل فقط المعادلات الفيزيائية من حوله.

أحد المبادئ الفيزيائية الأساسية التي تحكم لعبة بيكلبول هو حركة الرمي، التي تصف المسار الذي يسلكه الجسم أثناء حركته في الهواء تحت تأثير الجاذبية. عندما تصطدم كرة بيكلبول بمضرب لاعب، فإنها تتبع مسارًا منحنيًا يُسمى القوس المكافئ، وهو في الأساس نفس مسار جسم طائر مثل الصاروخ.

تُحدد زاوية وسرعة ضرب الكرة، بالإضافة إلى الجاذبية، شكل وارتفاع مسارها. يمكن للاعبين التحكم في مسار الكرة بتعديل زاوية وجه المضرب وقوة تأرجحهم. يقول هيبول: "من المهم أن تكون قادرًا على التنبؤ بمسار الكرة حتى تتمكن من توجيه مضربك بشكل أفضل أو تمركز نفسك على أرض الملعب لإعادة الكرة في الاتجاه الذي تريده".

تُمكّننا المعرفة في مجال علم الحركة من معالجة جوانب عديدة ومختلفة من حركة بيكلبول، مثل السرعة، والتسارع، والإزاحة، وزمن طيران الكرة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا دراسة قوة تأثير المضرب أو سطح الملعب، أو التأثيرات الديناميكية الهوائية.

في سلسلة من المقالات التي تركز على لعبة Pickleballs، طور هيبول معادلات تتعلق بالحركة والسرعة ومقاومة الهواء وحتى تآكل الكرة والحياة.

بل إنه كتب كتابًا إرشاديًا بعنوان "علم لعبة بيكلبول" لشرح المبادئ الفيزيائية للعبة وإثبات أن أولئك الذين يريدون لعب بيكلبول بشكل جيد يحتاجون أيضًا إلى بعض المعرفة الأساسية بالرياضيات والفيزياء، وليس فقط ارتداء ملابس جميلة وشراء مضرب جيد للعب بشكل جيد.

في حين وصلت أسرع ضربة إرسال في لعبة التنس إلى سرعة 263.4 كم/ساعة (وهو رقم قياسي سجله الرياضي الأسترالي سام جروث في عام 2012)، فإن أسرع ضربة إرسال في لعبة بيكلبول وصلت إلى سرعة 95.56 كم/ساعة فقط (سجلها الرياضي الأمريكي رايلي كيسي في عام 2024).

تُظهر معادلات هيبول أن المشكلة الأكبر في بطء سرعة الكرة في لعبة بيكلبول لا تكمن في اختلاف المضارب أو الكرات أو المواد أو الأوزان، بل في أمرٍ أكثر جوهرية. تشترط قواعد بيكلبول إرسال الكرة من أسفل الخصر، وهو ما يعني في معظم الحالات أسفل ارتفاع الشبكة.

بناءً على هذه القاعدة، كلما اقتربت كرة البيكلبول من قمة الشبكة، زادت سرعتها. استخدم هيبول معادلات رياضية لحساب أن معظم إرسالات البيكلبول لا تصل عادةً إلا إلى سرعة قصوى تبلغ 64 كم/ساعة عند قمة الشبكة.

لكن إذا استخدم اللاعبون معرفتهم بظاهرة تُسمى "تأثير ماغنوس"، فيمكنهم زيادة سرعة إرسالهم إلى حد أقصى قدره 105 كم/ساعة. لذا، لا يزال من الممكن نظريًا تحطيم رقم رايلي كيسي القياسي البالغ 95.56 كم/ساعة، حتى من قِبل اللاعبين الهواة.

سُمّي تأثير ماغنوس نسبةً إلى هاينريش غوستاف ماغنوس، الفيزيائي الألماني الذي درسه في القرن التاسع عشر. اكتشف ماغنوس أنه إذا كان الجسم يطير ويدور في الهواء، فإن مساره وسرعته يمكن أن يتغيرا.

بتطبيق هذه التقنية على إرسال البيكلبول، يقول هيبول إنه بتحريك المضرب فوق الكرة، مع إعطاء دوران تصاعدي لها بتقنية تُسمى "الدوران العلوي"، يمكن للاعبين تسريع حركة الهواء فوق البيكلبول، وإبطاء حركة الهواء أسفله. والنتيجة هي قوة هابطة تدفع الكرة للأسفل بشكل أسرع، مع مساعدتها أيضًا على الحفاظ على سرعتها العالية عند اصطدامها بالأرض.

ينبغي على لاعبي البيكلبول الذين يجيدون استخدام اللف العلوي تحسين أسلوبهم أو اختيار مضرب يزيد من قوة اللف العلوي في ضرباتهم. علاوة على ذلك، ينبغي على جميع اللاعبين تعلم كيفية استخدام اللف العلوي لإضافة تنوع إلى ضرباتهم وإبقاء خصومهم في حيرة من أمرهم.

لنفترض الآن أن لديك دورانًا علويًا مثاليًا يُنتج سرعة كرة تبلغ 105 كم/ساعة، والسؤال هو: هل ستكون ضربتك فائزة بضربة واحدة أم لا؟ يعتمد هذا على زمن طيران الكرة، والمسافة بين اللاعبين، وسرعة رد فعل العضلات الحاسمة.

في الإرسال، تتراوح المسافة بين اللاعبين الواقفَين قطريًا عبر الملعب عادةً بين 12 و14 مترًا. ضربة الدوران العلوي ستوصل الكرة إليك في غضون 0.41-0.48 ثانية. للمقارنة، تُظهر الأبحاث أن أسرع زمن رد فعل بشري للمهام البسيطة يتراوح عادةً بين 0.1 و0.2 ثانية. يُحسب هذا الزمن للأشخاص الأصحاء، وخاصةً الرياضيين أو الشباب المُدرَّبين تدريبًا جيدًا.

ومع ذلك، عندما نضطر للتمييز بين مُحفِّزات مُتعددة أو اتخاذ قرارات، مثل تتبع مسار الكرة أو اختيار ضربها يسارًا أو يمينًا، غالبًا ما يكون زمن رد فعلنا أبطأ، ويتراوح بين 0.2 و0.4 ثانية. لحسن الحظ، لا يزال هذا الوقت كافيًا لصد ضربة توب سبين مثالية من خصمك.

مع ذلك، إذا لم تكن ضربة إرسال بل ضربة شبكة، حيث تُقلّص المسافة بين اللاعبين إلى 5 أمتار، فستحتاج إلى ردّ فعل خلال 0.17 ثانية. هذا يُقارب الحدّ الأقصى لردّ الفعل البشري الواعي. لذا، إذا سددت ضربةً علويةً عند الشبكة، فستفوز بالنقطة على الأرجح.

سيُفاجأ أي لاعب بيكلبول جديد بشيء واحد: ارتفاع صوتها، وتحديدًا صوت "الفرقعة" الفريد الصادر من المضرب عند اصطدامه بالكرة. يقول هيبول إن مستوى الصوت يمكن أن يصل إلى ١٢٠ ديسيبل. للمقارنة، يُعادل ١٢٠ ديسيبل تقريبًا صوت مطرقة تدق مسمارًا أو صفارة سيارة إسعاف عابرة.

لكن كيف يُمكن للصوت أن يكون عاليًا إلى هذا الحد؟ يقول هيبول إن شدة الصوت في هذه الحالة "ليست بسبب الكرة، بل بسبب المضرب". تتميز معظم مضارب البيكلبول بسطح صلب، وقصر وقت التلامس بين المضرب والكرة - حوالي 4 ميلي ثانية فقط - يجعلها تهتز كجلد الطبل.

لتقليل الوزن وزيادة المرونة، صنع مصنعو مضارب بيكلبول الجزء الداخلي من المضرب على شكل قرص عسل مجوف. هذا التجويف هو ما يُضخّم الصوت، ويُصدر قرص العسل صوتًا رنانًا يرفعه إلى 120 ديسيبل.

لهذا السبب، بدأ العديد من سكان الولايات المتحدة بالقرب من ملاعب البيكلبول يشكون من التلوث الضوضائي لهذه الرياضة. لذا، بدأ بعض المصنّعين بتسويق مضارب "هادئة"، يقول هيبول إنها تحتوي على مادة رغوية بداخلها لامتصاص بعض الموجات الصوتية.

المصدر: https://khoahocdoisong.vn/trong-mat-ky-su-nasa-pikleball-an-chua-bi-mat-ly-thu-nao-post1543963.html