Welche interessanten Geheimnisse verbirgt Pikleball in den Augen der NASA-Ingenieure?

Wir leben in einer Zeit, in der jeder Pickleball spielt, in jedem Haus wird Pickleball gespielt. Pickleball-Plätze schießen überall aus dem Boden und viele Tennisplatzbesitzer haben sogar ihr Geschäft aufgegeben, um ihre Plätze zu renovieren und auf eine neue Sportart umzusteigen. Auch in den USA ist Pickleball seit vier Jahren in Folge die am schnellsten wachsende Sportart.

Laut einem Branchenverband spielen mittlerweile mehr als 13,6 Millionen Amerikaner Pickleball, was es zu der Sportart mit der am schnellsten wachsenden Zahl neuer Spieler macht. Überall entstehen Pickleball-Städte, -Schulen und -Clubs, die Menschen aller Altersgruppen und Gesellschaftsschichten anziehen.

Phil Hipol, ein Strukturdynamik-Ingenieur mit langjähriger Erfahrung in der Luft- und Raumfahrtindustrie, darf im hektischen Epizentrum des Sports nicht fehlen. Hipol hat ein Handbuch zu dynamischen Umweltkriterien für die NASA und ein weiteres Handbuch zu Vibrationen und Stößen 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 Oberflächenbeschaffenheit des Schlägers bis hin zu den Vibrationen und dem charakteristischen „Pop“, das Pickleball erzeugt. Es heißt, wenn Hipol zum Pickleball geht, sieht er nicht nur den Schläger und den Ball, sondern nur physikalische Formeln.

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

Der Winkel und die Geschwindigkeit, mit der der Ball geschlagen wird, bestimmen zusammen mit der Schwerkraft die Form und Höhe der Flugbahn des Balls. Spieler können die Flugbahn des Balls steuern, indem sie den Winkel der Schlägerfläche und die Schwungkraft anpassen. „Es ist wichtig, die Flugbahn des Balls vorhersagen zu können, damit Sie Ihren Schläger besser ausrichten oder sich auf dem Platz besser positionieren 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 mit Schwerpunkt auf Pickleballs entwickelte Hipol Gleichungen in Bezug auf Bewegung, Geschwindigkeit, Luftwiderstand und sogar Ballverschleiß und Lebensdauer.

Er hat sogar ein Handbuch mit dem Titel „Pickleball Science“ geschrieben, um die physikalischen Prinzipien des Spiels zu erklären und zu zeigen, dass diejenigen, die Pickleball gut spielen möchten, auch einige Grundkenntnisse in Mathematik und Physik benötigen und nicht nur schöne Kleidung tragen und einen guten Schläger kaufen 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 oder deren Materialien oder Gewichten zurückzuführen ist, sondern auf etwas viel Grundlegenderes. Nach den Pickleball-Regeln müssen Sie den Ball unterhalb Ihrer Taille aufschlagen, was in den meisten Fällen niedriger ist als die Höhe des Netzes.

Basierend auf dieser Regel erreicht der Pickleball eine umso höhere Geschwindigkeit, je näher er an die Oberkante des Netzes fliegt. Hipol berechnete anhand von Formeln, dass die meisten Aufschläge beim Pickleball an der Netzoberkante typischerweise 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. Der Rekord von Riley Casey von 95,56 km/h könnte also theoretisch noch gebrochen werden, sogar von Amateuren.

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

Hipol wendet dies auf den Pickleball-Aufschlag an und sagt, dass der Spieler, indem er den Schläger über den Ball gleiten lässt und ihm mit einer Technik namens „Topspin“ einen Aufwärtsdrall verleiht, die Luft über dem Pickleball schneller bewegen kann, während sich die Luft darunter langsamer bewegt. Dadurch erzeugen sie eine Abwärtskraft, die den Ball schneller nach unten drückt und ihm gleichzeitig hilft, eine hohe Geschwindigkeit beizubehalten, wenn er auf dem Boden auftrifft.

Pickleball-Spieler, die wissen, wie man Topspin einsetzt, sollten entweder ihre Technik weiter verbessern oder einen Schläger wählen, der den Topspin-Anteil ihrer Schläge erhöhen kann. Darüber hinaus sollten alle Spieler lernen, Topspin einzusetzen, um ihren Schlägen mehr Abwechslung zu verleihen und ihre Gegner im Unklaren zu lassen.“

Nehmen wir nun an, Sie haben einen perfekten Topspin, der eine Ballgeschwindigkeit von 105 km/h erzeugt. Die Frage ist: Können Sie diesen Schlag sofort ausführen? 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 auf dem Spielfeld stehenden Spielern normalerweise 12–14 Meter. Ein Topspin bringt Ihnen den Ball in 0,41–0,48 Sekunden. Zum Vergleich: Untersuchungen zeigen, dass die schnellsten Reaktionszeiten des Menschen bei einfachen Aufgaben typischerweise zwischen 0,1 und 0,2 Sekunden liegen. Dieser Wert wird für gesunde Menschen, insbesondere Sportler oder gut trainierte junge Menschen, berechnet.

Bei komplexen Reflexen hingegen, wenn wir beispielsweise zwischen mehreren Reizen unterscheiden oder Entscheidungen treffen müssen, etwa die Flugbahn des Balls verfolgen oder 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 es Ihnen ermöglicht, den perfekten Topspin Ihres Gegners zu blockieren.

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 eine Zahl, die fast an der Grenze der bewussten Reaktionszeit des Menschen liegt. Wenn Sie also am Netz einen Topspin schlagen, haben Sie mit ziemlicher Sicherheit einen Punkt.

Jeder neue Pickleball-Spieler ist von einer Sache überrascht: dem Lärm, insbesondere dem einzigartigen „Plopp“-Geräusch, das von der Schlagfläche des Schlägers ausgeht, wenn dieser den Ball trifft. Hipol sagte, der Lärm könne bis zu 120 Dezibel (dB) erreichen. Zum Vergleich: 120 dB entsprechen etwa der Lautstärke eines Hammers, der auf einen Nagel schlägt, oder der Sirene eines vorbeifahrenden Krankenwagens.

Aber wie kann der Ton so laut sein? Hipol sagte, dass in diesem Fall das laute Geräusch „nicht vom Ball, sondern vom Schläger herrührte“. Die meisten Pickleball-Schläger haben eine harte Oberfläche und die kurze Kontaktzeit zwischen Schläger und Ball – 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 in einer hohlen Wabenform gestaltet. Es ist dieser Hohlraum, der den Schall verstärkt, und die Waben erzeugen einen Resonanzklang, der den Schall auf bis zu 120 dB ansteigen lässt.

Auch aus diesem Grund begannen in den USA viele Anwohner von Pickleball-Feldern, sich über die Lärmbelästigung durch diesen Sport zu beschweren. Deshalb haben einige Hersteller begonnen, „leise“ Schläger auf den Markt zu bringen, die laut Hipol im Inneren möglicherweise eine Schaumstoffsubstanz enthalten, die einen Teil der Schallwellen absorbiert.

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