Jakie ciekawe sekrety kryje w sobie pikleball, zdaniem inżynierów NASA?

Jesteśmy w momencie, w którym wszyscy grają w pickleball, wszyscy grają w pickleball. Korty do pickleballa pojawiają się wszędzie, nawet właściciele kortów tenisowych zamykają działalność, aby odnowić swoje korty i dostosować je do tego nowego sportu . W Stanach Zjednoczonych pickleball stał się najszybciej rozwijającą się dyscypliną sportu już czwarty rok z rzędu.

Według stowarzyszenia branżowego, w pickleball gra obecnie ponad 13,6 miliona Amerykanów, co czyni go najszybciej rozwijającą się dyscypliną wśród nowych graczy. Miasta, szkoły i kluby pickleballa powstają wszędzie, przyciągając ludzi w każdym wieku i o różnym pochodzeniu.

Niedaleko epicentrum tego sportu znajduje się Phil Hipol, inżynier dynamiki konstrukcji z wieloletnim doświadczeniem w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Hipol napisał podręcznik na temat dynamicznych kryteriów środowiskowych dla NASA oraz kolejny na temat wibracji i wstrząsów dla branży.

Kiedy zaczął grać w pickleball, nagle zdał sobie sprawę, że ten sport ma wiele podobieństw do jego głównego kierunku, od kinematyki piłki, przez fakturę powierzchni rakiety, po wibracje i charakterystyczny „pop”, jaki wytwarza pickleball. Ludzie mówią, że kiedy Hipol idzie na kort do pickleballa, widzi nie rakietę i piłkę, a jedynie otaczające go wzory fizyki.

Jedną z fundamentalnych zasad fizyki rządzących pickleballem jest ruch rzutu, który opisuje tor, po którym porusza się obiekt w powietrzu pod wpływem grawitacji. Gdy pickleball zostaje uderzony rakietą gracza, porusza się po zakrzywionej trajektorii zwanej łukiem parabolicznym, która zasadniczo odpowiada torowi lotu obiektów latających, takich jak rakiety.

Kąt i prędkość uderzenia piłki, w połączeniu z grawitacją, decydują o kształcie i wysokości trajektorii lotu piłki. Gracze mogą kontrolować trajektorię lotu piłki, dostosowując kąt lica rakiety i siłę zamachu. „Ważne jest, aby móc przewidzieć tor lotu piłki, aby lepiej zorientować rakietę lub ustawić się na korcie, aby odbić piłkę w pożądanym kierunku” – powiedział Hipol.

Wiedza z zakresu kinematyki pozwala nam zająć się wieloma różnymi aspektami ruchu w pickleballu, takimi jak prędkość, przyspieszenie, przemieszczenie i czas lotu piłki. Ponadto należy również uwzględnić siłę uderzenia rakiety lub nawierzchni kortu, a także efekty aerodynamiczne.

W serii artykułów poświęconych piłce do pickleballa Hipol opracował równania dotyczące ruchu piłki, prędkości, oporu powietrza, a nawet zużycia.

Napisał nawet podręcznik „Pickleball Science”, w którym wyjaśnia zasady fizyczne tej gry i pokazuje, że aby dobrze grać w Pickleball, potrzebna jest nie tylko ładna odzież, dobra rakieta i dobre wyjście na kort.

Podczas gdy najszybszy serwis tenisowy osiągnął prędkość 263,4 km/h (rekord ustanowiony przez australijskiego sportowca Sama Grotha w 2012 r.), najszybszy serwis w pickleballu osiągnął zaledwie 95,56 km/h (ustanowiony przez amerykańskiego sportowca Rileya Caseya w 2024 r.).

Równania Hipola pokazują, że największy problem z niską prędkością piłki w pickleballu nie wynika z różnic w rakietach, piłkach, materiałach czy wadze, ale z czegoś znacznie bardziej fundamentalnego. Zasady pickleballa wymagają, aby serwować piłkę poniżej pasa, co w większości przypadków oznacza, że piłka znajduje się poniżej wysokości siatki.

Zgodnie z tą zasadą, im bliżej górnej krawędzi siatki znajdzie się pickleball, tym większą osiągnie prędkość. Hipol wykorzystał wzory, aby obliczyć, że większość serwisów pickleballowych osiąga zazwyczaj maksymalną prędkość 64 km/h, tuż przy górnej krawędzi siatki.

Ale jeśli gracze wykorzystają wiedzę o zjawisku zwanym Efektem Magnusa, mogą zwiększyć prędkość swojego serwisu do maksymalnie 105 km/h. Zatem rekord Rileya Caseya wynoszący 95,56 km/h teoretycznie wciąż jest w zasięgu, nawet dla amatorów.

Efekt Magnusa został nazwany na cześć Heinricha Gustava Magnusa, niemieckiego fizyka, który badał go w XIX wieku. Magnus odkrył, że jeśli obiekt jednocześnie leci i obraca się w powietrzu, jego trajektoria i prędkość mogą się zmieniać.

Hipol, stosując tę technikę do serwisu w pickleballu, mówi, że przesuwając rakietę nad piłką, nadając jej rotację w górę techniką zwaną „topspin”, gracze mogą sprawić, że powietrze nad pickleballem będzie się poruszać szybciej, a powietrze pod nim – wolniej. W rezultacie powstaje siła skierowana w dół, która spycha piłkę szybciej w dół, a jednocześnie pomaga jej utrzymać dużą prędkość po uderzeniu w ziemię.

Gracze pickleballa, którzy potrafią grać z topspinem, powinni dodatkowo udoskonalić swoją technikę lub wybrać rakietę, która zwiększy siłę topspinu w ich uderzeniach. Co więcej, wszyscy gracze powinni nauczyć się grać z topspinem, aby urozmaicić swoje uderzenia i zmusić przeciwników do zagadywania.

Załóżmy, że masz idealny topspin, który generuje prędkość piłki 105 km/h. Pytanie brzmi, czy Twój strzał może być zwycięski jednym uderzeniem, czy nie? Zależy to od czasu lotu piłki, odległości między dwoma graczami i krytycznej szybkości reakcji mięśni człowieka.

Podczas serwisu odległość między dwoma zawodnikami stojącymi po przekątnej kortu wynosi zazwyczaj 12-14 metrów. Uderzenie z rotacją górną (topspin) pozwoli na dotarcie piłki do celu w 0,41-0,48 sekundy. Dla porównania, badania pokazują, że najszybszy czas reakcji człowieka na proste zadania wynosi zazwyczaj od 0,1 do 0,2 sekundy. Dotyczy to osób zdrowych, zwłaszcza sportowców i dobrze wytrenowanej młodzieży.

Jednak w przypadku złożonych odruchów, na przykład gdy musimy rozróżnić wiele bodźców lub podjąć decyzję, na przykład śledzić trajektorię lotu piłki, czy zdecydować, czy uderzyć w lewo, czy w prawo, nasz czas reakcji jest często wolniejszy i wynosi około 0,2–0,4 sekundy. Na szczęście, tyle właśnie czasu potrzeba, aby zablokować idealny topspin przeciwnika.

Jeśli jednak nie jest to serwis, a uderzenie przy siatce, gdzie odległość między dwoma zawodnikami zmniejsza się do 5 metrów, musisz zareagować w ciągu 0,17 sekundy. To niemal limit czasu świadomej reakcji człowieka. Zatem, jeśli uderzysz piłkę z topspinem przy siatce, prawie na pewno wygrasz punkt.

Każdego początkującego gracza pickleballa zaskoczy jedna rzecz: głośność gry, a konkretnie charakterystyczny „pyk” rakiety uderzającej w piłkę. Hipol twierdzi, że dźwięk ten może sięgać nawet 120 decybeli (dB). Dla porównania, 120 dB to mniej więcej głośność młotka uderzającego w gwóźdź lub syreny przejeżdżającej karetki pogotowia.

Ale jak to możliwe, że dźwięk jest tak głośny? Hipol twierdzi, że w tym przypadku głośność „nie jest piłką, ale rakietą”. Większość rakiet do pickleballa ma twardą powierzchnię, a krótki czas kontaktu rakiety z piłką – zaledwie około 4 milisekund – powoduje, że wibruje ona jak membrana bębna.

Producenci rakiet do pickleballa, aby zmniejszyć wagę i zwiększyć elastyczność, wykonali wnętrze rakiety z pustego plastra miodu. To właśnie ta pusta struktura wzmacnia dźwięk, a plaster miodu generuje rezonans, który zwiększa jego głośność do 120 dB.

Z tego powodu w Stanach Zjednoczonych wiele osób mieszkających w pobliżu boisk do pickleballa zaczęło narzekać na hałas generowany przez ten sport. Dlatego niektórzy producenci zaczęli sprzedawać „ciche” paletki, które, jak twierdzi Hipol, mogą zawierać wewnątrz piankę pochłaniającą część fal dźwiękowych.

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