Какие интересные секреты скрывает пиклбол по мнению инженеров НАСА?

Мы живем в то время, когда все играют в пиклбол, в каждом доме играют в пиклбол. Площадки для пиклбола появляются повсюду, а многие владельцы теннисных кортов даже прекратили свой бизнес, чтобы отремонтировать свои площадки и переключиться на новый вид спорта . В США пиклбол также является самым быстрорастущим видом спорта уже четыре года подряд.

По данным отраслевой ассоциации, в пиклбол сейчас играют более 13,6 миллионов американцев, что делает этот вид спорта самым быстрорастущим числом новых игроков. Городки, школы и клубы пиклбола появляются повсюду, привлекая людей всех возрастов и слоев общества.

Не останется в стороне от бурного эпицентра спорта и Фил Хайпол, инженер по динамике конструкций с большим опытом работы в аэрокосмической отрасли. Хипол написал руководство по динамическим критериям окружающей среды для НАСА, а также еще одно руководство по вибрации и ударам для промышленности.

А когда он начал играть в пиклбол, он внезапно понял, что этот вид спорта во многом похож на его основной: от кинематики мяча, текстуры поверхности ракетки до вибраций и характерного «щелчка», который создает пиклбол. Говорят, что когда Хайпол выходит на игру в Пиклбол, он видит не ракетку и мяч, а только физические формулы.

Одним из основополагающих принципов физики, лежащих в основе игры в пиклбол, является метательное движение, описывающее траекторию объекта, движущегося по воздуху под действием силы тяжести. Когда игрок ударяет по мячу ракеткой, он летит по изогнутой траектории, называемой параболической дугой, которая по сути совпадает с траекторией полета таких летящих объектов, как ракеты.

Угол и скорость удара по мячу в сочетании с силой тяжести определяют форму и высоту траектории полета мяча. Игроки могут контролировать траекторию полета мяча, регулируя угол наклона ракетки и силу замаха. «Важно уметь предсказывать путь или траекторию полета мяча, чтобы лучше ориентировать ракетку или занимать позицию на корте для возврата мяча в нужном направлении», — сказал Хипол.

«Знания в области кинематики позволяют нам учитывать множество различных аспектов движения пиклбола, таких как скорость, ускорение, смещение и время полета мяча. Кроме того, необходимо учитывать силу удара ракетки или поверхности корта, а также аэродинамические эффекты».

В серии статей, посвященных пиклболам, Хипол разработал уравнения, касающиеся движения, скорости, сопротивления воздуха и даже износа и срока службы мячей.

Он даже написал руководство «Наука пиклбола», чтобы объяснить физические принципы игры и показать, что тем, кто хочет хорошо играть в пиклбол, необходимы также некоторые базовые знания математики и физики, а не только ношение красивой одежды и покупка хорошей ракетки, чтобы хорошо играть.

В то время как самая быстрая подача в теннисе достигла скорости 263,4 км/ч (рекорд, установленный австралийским спортсменом Сэмом Гротом в 2012 году), самая быстрая подача в пиклболе достигла всего лишь 95,56 км/ч (рекорд, установленный американским спортсменом Райли Кейси в 2024 году).

Уравнения Хипола показывают, что самая большая проблема с низкой скоростью мяча в пиклболе связана не с различиями в ракетках, мячах, их материалах или весе, а с чем-то гораздо более фундаментальным. Правила пиклбола требуют, чтобы подача мяча производилась ниже уровня талии, который в большинстве случаев находится ниже высоты сетки.

Исходя из этого правила, чем ближе пиклбол летит к верхней части сетки, тем большую скорость он приобретает. Хипол использовал формулы для расчета того, что большинство подач в пиклболе обычно достигают максимальной скорости 64 км/ч только у верхней точки сетки.

Но если игроки используют знание явления, называемого эффектом Магнуса, они могут увеличить скорость своей подачи до максимум 105 км/ч. Таким образом, рекорд Райли Кейси в 95,56 км/ч теоретически все еще может быть побит даже любителями.

Эффект Магнуса назван в честь Генриха Густава Магнуса, немецкого физика, изучавшего его в XIX веке. Магнус обнаружил, что если объект одновременно летит и вращается в воздухе, его траектория и скорость могут измениться.

Применяя это к подаче в пиклболе, Хипол говорит, что, скользя ракеткой по мячу и придавая ему восходящее вращение с помощью техники, называемой «топспин», игрок может заставить воздух над пиклболом двигаться быстрее, в то время как воздух под ним двигаться медленнее. В результате они создают направленную вниз силу, заставляя мяч падать быстрее, а также помогая ему сохранять высокую скорость при ударе о землю.

Игроки в пиклбол, которые понимают, как использовать верхнее вращение, должны либо продолжать совершенствовать свою технику, либо выбрать ракетку, которая может увеличить количество верхнего вращения в их ударах. Кроме того, все игроки должны научиться использовать верхнее вращение, чтобы разнообразить свои удары и заставить соперников теряться в догадках».

Теперь предположим, что у вас есть идеальный верхний бросок, который придает мячу скорость 105 км/ч. Вопрос в том, сможете ли вы сразу же нанести этот удар? Это зависит от времени полета мяча, расстояния между двумя игроками и скорости критической мышечной реакции человека.

При подаче расстояние между двумя игроками, стоящими по диагонали площадки, обычно составляет 12–14 метров. Топспин подтолкнет мяч к вам за 0,41–0,48 секунды. Для сравнения, исследования показывают, что самое быстрое время реакции человека на простые задачи обычно составляет от 0,1 до 0,2 секунды. Этот показатель рассчитан для здоровых людей, особенно спортсменов или хорошо тренированных молодых людей.

Однако при сложных рефлексах, например, когда нам нужно различать несколько стимулов или принимать решения, например, отслеживать траекторию мяча или выбирать, ударить влево или вправо, время нашей реакции часто замедляется и составляет около 0,2–0,4 секунды. К счастью, это еще тот момент, когда вы можете заблокировать идеальный топспин противника.

Однако если это не подача, а бросок в сетку, когда расстояние между двумя игроками сокращается до 5 метров, вам нужно будет среагировать в течение 0,17 секунды. Это число практически находится на пределе времени сознательной реакции человека. Так что если вы сделаете топ-спин у сетки, вы почти наверняка заработаете очко.

Любой новичок в игре «Пиклбол» удивляется одному: ее шуму, в частности уникальному «хлопающему» звуку, издаваемому рабочей поверхностью ракетки при ударе по мячу. По данным компании Hipol, уровень шума может достигать 120 децибел (дБ). Для сравнения, 120 дБ — это примерно громкость удара молотка по гвоздю или сирены проезжающей мимо машины скорой помощи.

Но как звук может быть таким громким? Хиполь заявил, что в данном случае громкий шум «был вызван не мячом, а ракеткой». Большинство ракеток для пиклбола имеют твердую поверхность, и короткое время контакта между ракеткой и мячом — всего около 4 миллисекунд — заставляет ее вибрировать, как кожа барабана.

Производители ракеток для пиклбола, чтобы уменьшить вес и повысить эластичность, сделали внутреннюю часть ракетки в форме полых сот. Именно эта пустота усиливает звук, а соты создают резонансный звук, который доводит его до 120 дБ.

По этой же причине в США многие люди, живущие вблизи полей для игры в Пиклбол, начали жаловаться на шумовое загрязнение, вызываемое этим видом спорта. Поэтому некоторые производители начали продавать «тихие» ракетки, которые, по словам Хипола, могут содержать внутри пенистое вещество, поглощающее часть звуковых волн.

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