¿Llegará más lejos una pelota de tenis si la golpeo con el lateral de la raqueta?

Question

Si golpeo una pelota de tenis "correctamente" en el encordado, ¿llega más lejos que si giro la raqueta 90 grados en mi mano y golpeo la pelota con la misma fuerza, pero en el lado del marco? Supongo que soy lo suficientemente bueno como para dar el golpe perfecto en cada caso.

Los argumentos a favor y en contra van desde una "mejor" energía elástica del encordado, hasta una mayor compresión de la pelota de tenis debido a que el lado de la raqueta proporciona una menor área de contacto/superficie.

Answer 1

Aquí hay algunos física de la raqueta de tenis de Rod Cross, incluyendo enlaces a varios artículos de Am. J. Phys (la revista de los educadores de física, por lo que es excelente para aprender de ella) y este excelente diagrama:

Hay al menos tres "puntos dulces":

• El nodo En el centro de las cuerdas, es un punto en el que las ondas estacionarias naturales de una raqueta que vibra no tienen ninguna amplitud. Al golpear la raqueta aquí no se puede almacenar energía en las vibraciones de la propia raqueta, lo que deja más energía disponible para volver a la pelota.

• El "centro de percusión". Golpear la raqueta aquí hace que gire alrededor del extremo del mango. Si estás sosteniendo la raqueta en el extremo del mango, por lo tanto gira alrededor de tu mano, en lugar de girar alrededor de algún otro punto y sacudir tu mano. Observa que al apretar el mango, el "centro de percusión" correspondiente se mueve hacia la garganta de la raqueta.

• Las zonas de "mejor rebote" y "punto muerto" parecen ser espejos uno del otro sobre el nodo. Si la raqueta se sujeta en el extremo del mango, una pelota lanzada en el punto muerto se detendrá sin rebotar --- un La cuna de Newton -como la transferencia de impulso. Cross sugiere que cuando sirviendo a Al golpear la pelota en el punto muerto se transfiere todo el impulso de la raqueta a la pelota: pelota inmóvil + raqueta en movimiento $\to$ pelota en movimiento + raqueta inmóvil. Pero cuando volviendo a un saque, aplicando la simetría tiempo-reversa, golpear la pelota en el punto muerto hará que la pelota se detenga y caiga a tus pies.

Estás proponiendo girar la raqueta y golpear la pelota con el marco: esencialmente, usar la raqueta como un bate de forma extraña. Los murciélagos tienen sus propios puntos dulces : nodos para los primeros modos de vibración de flexión (y superiores), además del centro de percusión:

El tercer modo de excitación de esta figura sólo está presente en las raquetas huecas. Algo similar ocurre en las vibraciones de la parte ovalada de la raqueta. Considera el efecto trampolín que hace que los bates de aluminio sean más tolerantes que los de madera:

Los estudios han demostrado que un buen jugador, que hace contacto constantemente con la pelota en el punto dulce del bate, puede golpear la pelota tan lejos o quizás un poco más con un bate de madera como con uno de aluminio. El efecto trampolín entra en juego para los malos golpes lejos del punto dulce. [...] Como resultado, una pelota golpeada por un bate de aluminio suele llegar más lejos que una pelota golpeada por un bate de madera.

La cantidad de razonamientos que he eludido más arriba (en la elipsis) me hace pensar que tu pregunta sólo puede responderse en el caso ideal basándose en cálculos numéricos, dependiendo de la elasticidad de las cuerdas y la rigidez de la raqueta, tanto en su configuración diseñada como en la no diseñada. Podría ser un divertido proyecto semestral de licenciatura.

En el caso no ideal gana el argumento después de la elipsis: es mejor golpear la pelota en las cuerdas, porque tratando de golpear en el marco tendrá un promedio de bateo como un jugador de béisbol. Ahora mismo el mejor bateador profesional es Daniel Murphy El resultado es un promedio de bateo de 0,350, aunque dudo que la variación entre los diez o veinte primeros sea estadísticamente significativa. Pero si fallas dos de cada tres pelotas de tenis que te llegan, no importa lo lejos que lleguen: tu oponente puede volear, y estás jodido.

Answer 2

¿Llegará más lejos una pelota de tenis si la golpeo con el lateral de la raqueta?

No.

Usted quiere que el raqueta para deformar, no el balón. Esto significa utilizar las cuerdas para almacenar elásticamente la energía y devolverla a la pelota.

La pelota

La deformación de la pelota en el momento del impacto no es deseable porque "las reglas del tenis exigen que la pelota disipe una fracción de la energía que absorbe cuando se deforma contra una superficie dura" [2]. Más concretamente, una pelota que se deja caer desde una altura de 100 pulgadas debe rebotar entre el 53% y el 58% de su altura original [3]. Para minimizar la energía perdida por la deformación de la pelota, una gran fracción de la energía debe ser absorbida por el marco de la raqueta y las cuerdas.

Las cuerdas

A diferencia de la pelota de tenis, las cuerdas almacenan energía al deformarse. Debido a su gran elasticidad, las cuerdas se recuperan de la deformación unas cinco veces más rápido que el enorme marco de la raqueta, lo que permite una mayor eficacia a la hora de devolver la energía almacenada a la pelota: casi toda la energía almacenada en las cuerdas acaba volviendo a la pelota.

Los tenistas pueden seleccionar la tensión de cuerda que deseen. Una menor tensión del cordaje se traduce en una mayor rigidez en el plano del cordaje y una mayor deformación al golpear la pelota. En otras palabras, una menor tensión proporciona al jugador más potencia. "Hay, por supuesto", escribió Howard Brody, profesor de física de la Universidad de Pensilvania, "un punto de rendimiento decreciente. Después de todo, no se puede jugar al tenis con una red de mariposas. Cuando las cuerdas empiezan a moverse y a rozarse dentro del plano de las cuerdas, se empieza a perder mucha energía" [3]. Por lo general, se especifica un rango de tensión aceptable en alguna parte del marco de la raqueta; mientras la tensión del cordaje se encuentre dentro de este rango, no hay que preocuparse por los rendimientos decrecientes.

La búsqueda de la raqueta perfecta: Los avances en el diseño de las raquetas de tenis

Answer 3

Para impartir una determinada cantidad de energía cinética a la pelota de tenis hay que realizar un trabajo sobre ella. Ahora bien, trabajo realizado= Potencia x Tiempo. La diferencia entre golpear utilizando la red y golpear de lado es que, en el primer caso, se dispone de más tiempo de contacto con la pelota de tenis, por lo que se necesita una menor potencia media para realizar la cantidad de trabajo necesaria. Cuando se golpea de lado, el tiempo de contacto disponible es menor, por lo que para realizar cierta cantidad de trabajo, se necesita una potencia media mayor. Si la potencia requerida está por encima de tu capacidad, entonces terminarás haciendo menos trabajo y, por lo tanto, se impartirá menos cantidad de energía cinética a la pelota. Por supuesto, no se puede hacer que la red sea demasiado floja pensando que así aumentará el tiempo de contacto y, por lo tanto, debe ser mejor, porque entonces la red perderá su "rigidez" (no estoy seguro de cuál es la palabra correcta aquí), su capacidad para hacer rebotar la pelota.

Answer 4

Interesante de hecho...

Mi opinión es que si golpeas la bola en el marco debería llegar más lejos. Esto es lo que pienso: Golpear con el marco hace que toda la energía de compresión vaya a la pelota. El marco no se comprime en absoluto. Golpear sobre el encordado hace que tanto la pelota como las cuerdas se compriman, lo que gasta más energía que comprimir sólo la pelota. Cuanta más energía se gaste en comprimir el cordaje, menos podrá volver a la pelota en su retorno.

Imagino que los diseñadores de la raqueta la construyeron para que las cuerdas no proporcionen la máxima potencia de golpeo, ya que eso sería demasiado incontrolable. Probablemente fueron diseñadas para absorber parte del impacto y devolver la pelota de forma más lenta y controlada.

Sin embargo, esto es sólo mi opinión en nombre de la discusión. Siéntase libre de rebatir o estar de acuerdo :)