A NASA mérnökeinek szemében milyen érdekes titkokat rejt a pikleball?

A Pickleball egyik lenyűgöző tulajdonsága, hogy számos lenyűgöző fizikai jelenséget foglal magában.

Olyan ponton vagyunk, hogy mindenki pickleballt játszik, mindenki pickleballt játszik. Pickleball pályák nyílnak mindenhol, még a teniszpálya-tulajdonosok is felszámolják az üzletüket, hogy felújítsák pályáikat, és alkalmazkodjanak ehhez az új sportághoz . Az Egyesült Államokban a pickleball a negyedik éve egymás után a leggyorsabban növekvő sportág.

Egy kereskedelmi szövetség szerint több mint 13,6 millió amerikai játssza a pickleballt, így ez a leggyorsabban növekvő sportág az új játékosok körében. Városok, iskolák és pickleball klubok nyílnak mindenhol, minden korosztályt és hátterű embert vonzva.

A sportág őrületének epicentrumától nem messze található Phil Hipol, a repülőgépiparban hosszú múlttal rendelkező szerkezetdinamikai mérnök. Hipol írt egy kézikönyvet a NASA dinamikus környezeti kritériumairól, egy másikat pedig a rezgésről és ütésekről az iparág számára.

És amikor elkezdett pickleballozni, hirtelen rájött, hogy ez a sport sok hasonlóságot mutat a szakával, a labda kinematikájától kezdve az ütő felületének textúráján át a rezgésekig és a pickleball jellegzetes "pattanásáig". Azt mondják, hogy amikor Hipol kimegy a pickleball pályára, nem az ütőt és a labdát látja, hanem csak fizikai képleteket maga körül.

A pickleballt szabályozó fizika egyik alapelve a dobómozgás, amely leírja azt az utat, amelyet egy tárgy a gravitáció hatására a levegőben mozog. Amikor egy pickleballt eltalál a játékos ütője, az egy görbe pályát, az úgynevezett parabolaívet követ, ami lényegében megegyezik a repülő tárgyak, például rakéták pályájával.

A labda eltalálásának szöge és sebessége, a gravitációval kombinálva, meghatározza a labda röppályájának alakját és magasságát. A játékosok az ütőfelület szögének és az lendítés erejének beállításával szabályozhatják a labda pályáját. „Fontos, hogy képesek legyünk megjósolni a labda útját vagy röppályáját, hogy jobban tudjuk irányítani az ütőnket, vagy elhelyezkedni a pályán, hogy a kívánt irányba tudjunk visszajuttatni a labdát” – mondta Hipol.

„A kinematika területén szerzett ismeretek lehetővé teszik számunkra, hogy a pickleball mozgásának számos különböző aspektusát kezeljük, mint például a labda sebességét, gyorsulását, elmozdulását és repülési idejét. Ezenkívül az ütő vagy a pályafelület ütközési erejét, vagy az aerodinamikai hatásokat is figyelembe kell venni.”

Egy pickleballokra összpontosító cikksorozatban Hipol egyenleteket dolgozott ki a mozgásra, a sebességre, a légellenállásra, sőt a labda kopására és élettartamára vonatkozóan is.

Még egy kézikönyvet is írt, a Pickleball Science-t, hogy elmagyarázza a játék fizikai alapelveit, és bemutassa azoknak, akik jól szeretnének pickleballozni, hogy alapvető matematikai és fizikai ismeretekre is szükségük van, nem elég szép ruhát viselni, jó ütőt venni és pályára járni ahhoz, hogy jól játsszanak.

Míg a leggyorsabb tenisz szerva elérte a 263,4 km/h sebességet (ezt a rekordot az ausztrál sportoló, Sam Groth állította fel 2012-ben), a leggyorsabb pickleball szerva mindössze 95,56 km/h sebességet ért el (ezt az amerikai sportoló, Riley Casey állította fel 2024-ben).

A Hipol-egyenletek azt mutatják, hogy a pickleballban a lassú labdasebesség legnagyobb problémája nem az ütők, labdák, anyagok vagy súlyok közötti különbségekből fakad, hanem valami sokkal alapvetőbbből. A pickleball szabályai előírják, hogy a labdát a derekadnál alacsonyabban kell szerválni, ami a legtöbb esetben a háló magasságánál alacsonyabbat jelent.

E szabály alapján minél közelebb repül a pickleball a háló tetejéhez, annál nagyobb sebességet fog elérni. Hipol képletek segítségével kiszámította, hogy a legtöbb pickleball szerva általában csak 64 km/h maximális sebességet ér el a háló tetején.

De ha a játékosok felhasználják a Magnus-effektusnak nevezett jelenség ismeretét, akkor maximum 105 km/h-ra növelhetik a szervájuk sebességét. Így Riley Casey 95,56 km/h-s rekordja elméletileg még az amatőr játékosok számára is elérhető.

A Magnus-effektus Heinrich Gustav Magnusról, egy 19. századi német fizikusról kapta a nevét, aki a jelenséget tanulmányozta. Magnus felfedezte, hogy ha egy tárgy repül és forog is a levegőben, akkor a pályája és a sebessége megváltozhat.

Hipol szerint a pickleball szervájára alkalmazva ezt, az ütő csúsztatásával a labda felett, felfelé pörgetve azt egy „topspin” nevű technikában, a játékosok gyorsabban, míg az alatta lévő levegő lassabban mozoghat a pickleball felett. Az eredmény egy lefelé irányuló erő, amely gyorsabban kényszeríti a labdát lefelé, miközben segít fenntartani a nagy sebességet, amikor földet ér.

Azoknak a pickleball játékosoknak, akik értik a topspin használatát, tovább kell fejleszteniük a technikájukat, vagy olyan ütőt kell választaniuk, amely növeli a topspin mennyiségét az ütéseikben. Továbbá minden játékosnak meg kell tanulnia, hogyan kell használni a topspint, hogy változatosabbá tegye ütéseit, és találgassa ellenfeleit.

Tegyük fel, hogy van egy tökéletes pörgetésed, ami 105 km/h sebességet eredményez. A kérdés az, hogy a lövésed lehet-e egy ütéssel győztes vagy sem? Ez a labda repülési idejétől, a két játékos közötti távolságtól és az ember kritikus izomreakciós sebességétől függ.

Szerváláskor a pályán átlósan álló két játékos közötti távolság általában 12-14 méter. Egy felülről leadott pörgetéssel a labda 0,41-0,48 másodperc alatt jut el hozzád. Összehasonlításképpen, a kutatások azt mutatják, hogy az egyszerű feladatokhoz szükséges leggyorsabb emberi reakcióidő általában 0,1 és 0,2 másodperc között van. Ez egészséges emberekre, különösen sportolókra vagy jól edzett fiatalokra jellemző.

Azonban, amikor összetett reflexekről van szó, például amikor több inger között kell különbséget tennünk, vagy döntéseket kell hoznunk, például a labda röppályájának követése, a balra vagy jobbra ütés közötti választás, a reakcióidőnk gyakran lassabb, körülbelül 0,2-0,4 másodpercre is kiterjed. Szerencsére még mindig ennyi időre van szükség ahhoz, hogy blokkoljuk az ellenfél tökéletes pörgetését.

Azonban, ha nem szerváról, hanem hálóra lövésről van szó, ahol a két játékos közötti távolság 5 méterre csökken, akkor 0,17 másodpercen belül kell reagálnod. Ez majdnem a tudatos emberi reakcióidő határa. Tehát ha egy topspin-t érsz el a hálónál, szinte biztosan megnyered a pontot.

Minden új pickleball játékos meglepődik egy dologon: az ütő hangosságán, különösen az egyedi „pattanáson”, ami akkor hallatszik, amikor az eltalálja a labdát. Hipol szerint ez a hang akár a 120 decibelt (dB) is elérheti. Összehasonlításképpen, a 120 dB nagyjából akkora, mint amikor egy kalapács üti a szöget, vagy egy elhaladó mentőautó szirénája hallatszik.

De hogy lehet a hang ilyen hangos? Hipol szerint ebben az esetben a hangosság „nem a labdával, hanem az ütővel van”. A legtöbb pickleball ütő kemény felületű, és a rövid idő, amíg az ütő érintkezik a labdával – mindössze 4 milliszekundum –, rezgésbe hozza azt, mint egy dob bőrét.

A pickleball ütő gyártói a súlycsökkentés és a rugalmasság növelése érdekében az ütő belsejét üreges méhsejtből készítették. Ez az üreges rész erősíti fel a hangot, a méhsejt pedig rezonáns hangot hoz létre, amely akár 120 dB-re is felemeli azt.

Ez az oka annak, hogy az Egyesült Államokban a pickleball pályák közelében élők közül sokan panaszkodnak a sport okozta zajszennyezésre. Ezért egyes gyártók „csendes” ütőket kezdtek forgalmazni, amelyek a Hipol szerint habanyaggal elnyelhetik a hanghullámok egy részét.

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