Welche interessanten Geheimnisse birgt Pikleball aus Sicht der NASA-Ingenieure?

Wir sind an einem Punkt angelangt, an dem jeder Pickleball spielt. Überall schießen Pickleball-Plätze aus dem Boden, sogar Tennisplatzbesitzer müssen ihre Plätze renovieren und an diese neue Sportart anpassen. In den USA ist Pickleball bereits das vierte Jahr in Folge die am schnellsten wachsende Sportart.

Laut einem Branchenverband spielen mittlerweile mehr als 13,6 Millionen Amerikaner Pickleball. Damit ist es die am schnellsten wachsende Sportart unter neuen Spielern. Überall entstehen Städte, Schulen und Pickleball-Clubs, die Menschen jeden Alters und jeder Herkunft anziehen.

Nicht weit vom Epizentrum des Sportwahns entfernt lebt Phil Hipol, ein Strukturdynamik-Ingenieur mit langjähriger Erfahrung in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Hipol hat ein Handbuch über dynamische Umweltkriterien für die NASA und ein weiteres über Vibrationen und Stöße für die Industrie geschrieben.

Und als er anfing, Pickleball zu spielen, erkannte er plötzlich, dass dieser Sport viele Ähnlichkeiten mit seinem Hauptfach hatte, von der Kinematik des Balls, der Beschaffenheit der Schlägeroberfläche bis hin zu den Vibrationen und dem charakteristischen „Pop“, das Pickleball erzeugt. Man sagt, dass Hipol, wenn er auf den Pickleball-Platz geht, nicht den Schläger und den Ball sieht, sondern nur physikalische Formeln um sich herum.

Eines der grundlegenden physikalischen Prinzipien beim Pickleball ist die Wurfbewegung. Sie beschreibt die Flugbahn eines Objekts, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft durch die Luft bewegt. Wenn ein Pickleball vom Schläger eines Spielers getroffen wird, folgt er einer gekrümmten Flugbahn, einem sogenannten Parabelbogen. Dieser entspricht im Wesentlichen der Flugbahn von Flugobjekten wie Raketen.

Der Winkel und die Geschwindigkeit, mit der der Ball getroffen wird, bestimmen zusammen mit der Schwerkraft Form und Höhe der Flugbahn des Balls. Spieler können die Flugbahn des Balls durch Anpassung des Winkels der Schlägerfläche und der Schwungkraft beeinflussen. „Es ist wichtig, die Flugbahn des Balls vorhersehen zu können, um den Schläger besser ausrichten oder sich auf dem Platz positionieren zu können, um den Ball in die gewünschte Richtung zurückzuschlagen“, sagte Hipol.

„Wissen im Bereich der Kinematik ermöglicht es uns, viele verschiedene Aspekte der Pickleball-Bewegung zu berücksichtigen, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verschiebung und Flugzeit des Balls. Darüber hinaus müssen auch die Aufprallkraft des Schlägers oder der Spielfeldoberfläche sowie aerodynamische Effekte berücksichtigt werden.“

In einer Artikelserie zum Thema Pickleballs entwickelte Hipol Gleichungen zur Ballbewegung, Geschwindigkeit, zum Luftwiderstand und sogar zur Abnutzung.

Er hat sogar ein Handbuch mit dem Titel „Pickleball Science“ geschrieben, um die physikalischen Prinzipien des Spiels zu erklären und denjenigen, die Pickleball gut spielen möchten, zu zeigen, dass sie auch einige Grundkenntnisse in Mathematik und Physik benötigen und nicht nur schöne Kleidung tragen, einen guten Schläger kaufen und auf den Platz gehen müssen, um gut zu spielen.

Während der schnellste Aufschlag im Tennis eine Geschwindigkeit von 263,4 km/h erreichte (ein Rekord, der 2012 vom australischen Athleten Sam Groth aufgestellt wurde), erreichte der schnellste Aufschlag im Pickleball nur 95,56 km/h (aufgestellt vom amerikanischen Athleten Riley Casey im Jahr 2024).

Hipols Gleichungen zeigen, dass das größte Problem mit langsamen Ballgeschwindigkeiten beim Pickleball nicht auf Unterschiede bei Schlägern, Bällen, Materialien oder Gewichten zurückzuführen ist, sondern auf etwas viel Grundlegenderes. Die Pickleball-Regeln verlangen, dass der Ball tiefer als die Taille serviert wird, was in den meisten Fällen niedriger als die Höhe des Netzes bedeutet.

Basierend auf dieser Regel erreicht der Pickleball eine höhere Geschwindigkeit, je näher er an der Netzoberkante fliegt. Hipol berechnete anhand von Formeln, dass die meisten Pickleball-Aufschläge an der Netzoberkante normalerweise nur eine Höchstgeschwindigkeit von 64 km/h erreichen.

Wenn Spieler jedoch das Wissen über ein Phänomen namens Magnus-Effekt nutzen, können sie die Geschwindigkeit ihres Aufschlags auf maximal 105 km/h steigern. Riley Caseys Rekord von 95,56 km/h ist also theoretisch auch für Amateurspieler noch in Reichweite.

Der Magnus-Effekt ist nach Heinrich Gustav Magnus benannt, einem deutschen Physiker, der ihn im 19. Jahrhundert erforschte. Magnus entdeckte, dass sich Flugbahn und Geschwindigkeit eines Objekts ändern können, wenn es sowohl fliegt als auch rotiert.

Hipol wendet dies auf den Pickleball-Aufschlag an: Indem Spieler den Schläger über den Ball gleiten lassen und ihm einen Aufwärtsdrall verleihen (eine Technik namens „Topspin“), können sie die Luft über dem Pickleball schneller bewegen, während sich die Luft darunter langsamer bewegt. Dadurch entsteht eine Abwärtskraft, die den Ball schneller nach unten drückt und ihm gleichzeitig hilft, eine hohe Geschwindigkeit beim Aufprall auf den Boden beizubehalten.

Pickleball-Spieler, die Topspin beherrschen, sollten ihre Technik weiter verbessern oder einen Schläger wählen, der den Topspinanteil ihrer Schläge erhöht. Darüber hinaus sollten alle Spieler lernen, Topspin einzusetzen, um ihre Schläge abwechslungsreicher zu gestalten und ihre Gegner in Atem zu halten.

Nehmen wir nun an, Sie haben einen perfekten Topspin, der eine Ballgeschwindigkeit von 105 km/h erzeugt. Die Frage ist, ob Ihr Schlag ein One-Shot-Gewinner sein kann oder nicht. Dies hängt von der Flugzeit des Balls, der Entfernung zwischen den beiden Spielern und der kritischen Muskelreaktionsgeschwindigkeit des Menschen ab.

Bei einem Aufschlag beträgt der Abstand zwischen den beiden diagonal gegenüberstehenden Spielern in der Regel 12 bis 14 Meter. Ein Topspin-Schlag bringt den Ball in 0,41 bis 0,48 Sekunden zu Ihnen. Zum Vergleich: Untersuchungen zeigen, dass die schnellste menschliche Reaktionszeit für einfache Aufgaben in der Regel zwischen 0,1 und 0,2 Sekunden liegt. Dies gilt für gesunde Menschen, insbesondere Sportler oder gut trainierte junge Menschen.

Bei komplexen Reflexen, etwa wenn wir zwischen mehreren Reizen unterscheiden oder Entscheidungen treffen müssen, wie etwa die Flugbahn des Balls verfolgen und entscheiden, ob wir nach links oder rechts schlagen, ist unsere Reaktionszeit oft langsamer und beträgt etwa 0,2 bis 0,4 Sekunden. Glücklicherweise ist dies immer noch die Zeit, die man braucht, um einen perfekten Topspin des Gegners zu blocken.

Handelt es sich jedoch nicht um einen Aufschlag, sondern um einen Netzschlag, bei dem der Abstand zwischen den beiden Spielern auf 5 Meter reduziert ist, müssen Sie innerhalb von 0,17 Sekunden reagieren. Dies ist fast die Grenze der bewussten menschlichen Reaktionszeit. Wenn Sie also einen Topspin ans Netz schlagen, gewinnen Sie mit ziemlicher Sicherheit den Punkt.

Jeder Pickleball-Neuling wird von einer Sache überrascht sein: der Lautstärke, insbesondere dem einzigartigen „Plopp“, der vom Schläger ausgeht, wenn er den Ball trifft. Hipol sagt, dass dieser Ton bis zu 120 Dezibel (dB) erreichen kann. Zum Vergleich: 120 dB entsprechen etwa der Lautstärke eines Hammers, der auf einen Nagel trifft, oder der Sirene eines vorbeifahrenden Krankenwagens.

Doch wie konnte das Geräusch so laut sein? Hipol sagt, in diesem Fall sei die Lautstärke „nicht vom Ball, sondern vom Schläger“ abhängig. Die meisten Pickleball-Schläger haben eine harte Oberfläche, und die kurze Zeit, in der der Schläger den Ball berührt – nur etwa 4 Millisekunden – lässt ihn wie die Haut einer Trommel vibrieren.

Um das Gewicht zu reduzieren und die Elastizität zu erhöhen, haben die Hersteller von Pickleball-Schlägern das Innere des Schlägers mit einer hohlen Wabe versehen. Diese Hohlheit verstärkt den Klang und die Wabe erzeugt einen resonanten Klang, der ihn auf bis zu 120 dB steigert.

Aus diesem Grund beschweren sich in den USA viele Anwohner von Pickleball-Plätzen über die Lärmbelästigung durch den Sport. Einige Hersteller vermarkten daher „leise“ Schläger, die laut Hipol innen Schaumstoff enthalten, um einen Teil der Schallwellen zu absorbieren.

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