Tennis biomekanik 1

Som supplement til mine selvsmagende beretninger fra egne op- og nedture på banen vil jeg gerne supplere med lidt information af mere almen interesse. Tennis er jo et meget teknisk spil, og vi kæmper alle med at styre vores teknik så vi kan få bolden over nettet og samtidigt ned på modstanderens side af banen.

Biomekanik, eller i mange tilfælde blot mekanik, kan forklare mange af de fænomener, som vi forsøger at kontrollere, og bare det at forstå fysikken kan hjælpe os betydeligt med at forbedre vores spil. Så her kommer første lektion, der handler om betydningen af spind.

Her er først trænerens fortolkning: Vi vil gerne slå med topspind, fordi det giver mulighed for at slå hårde bolde med stor sikkerhed. Sikkerhed i denne forbindelse metyder sikkerhed for, at bolden kommer over nettet og at den lander sikkert på den rigtige side af baglinjen. Ingen, der har bevidnet Nadals enorme forhåndsslag, kan være i tvivl om den store betydning, som spind kan have.

Lad os prøve at se lidt nærmere på sagen. Vi bruger som eksempel et hårdt grundslag slået fra baglinjen i 1 m højde lige ned ad banen, som er præcist 23,77 m lang. Bolden skal altså lande før 23,77 m for at være god. Det er muligt at simulere boldens bane ret nøjagtigt, hvis man kender dens udgangshastighed, -retning og spind. Det kræver løsning af nogle differentialligninger, men bare rolig – det skal vi ikke gå nærmere ind på her. Man kan klare i et regneark. Men bemærk, at modellen tager højde for luftens betydning for boldens bane. Figurerne er vedhæftet denne note.

Hvis bolden sendes af sted med 100 km/t (det er et hårdt grundslag), en opadgående vinkel på 7 grader og intet spind, så vil luftmodstand og tyngdekraft i fællesskab sørge for, at den lander 1,5 m inden baglinjen. Så langt så godt. Problemet med dette slag er, at følsomheden overfor unøjagtighed er rigtig stor. Hvis boldens udgangsvinkel er 8 grader i stedet for 7 grader, så vil bolden gå ud. En forskel på 1 grad er ikke ret meget, og det vil være rigtigt svært at styre i praksis. Det er altså ikke så mærkeligt, at tennisspillere ofte slår boldene ud.

Lad os nu prøve at sætte lidt topspind i bolden. Det forholder sig sådan med spind, at det både forøger luftmodstanden på bolden, og dermed får den til hurtigere at miste hastighed, men endnu mere vigtigt skaber det en kraft vinkelret på boldens bane, Magnuskraften, og den kraft kan være temmelig stor. Topspind trækker bolden nedad og får den til at dykke kraftigt, og bagspind trækker opad og får bolden til at svæve som en frisbee.

Nu er vi altså i gang med at slå bolden ud, men hvis vi kan sætte bare en lille smule topspind i bolden, så bliver resultatet helt anderledes. Et topspind på 100 omdr/min vil få bolden til at lande 19 cm før stregen, og 100 omdr/min er ikke ret meget spind. Til sammenligning er Nadals topspind målt op til 5000 omdr/min, og i de fleste forhåndsslag ligger hans spind omkring 3200 omdr/min. Til sammenligning slår Federer med ca. 2500 omdr/min i et forhåndsslag.

Hvis vi sætter bare et moderat topspind på 1000 omdr/min på bolden, så vil den lande 2,17 m før baglinjen, og træneren vil begynde at sige, at vi har for lidt længde på vores slag. Med Nadals spind på 3200 omdr/min vil bolden dykke så kraftigt, at den rammer nettet.

Nu gør vi et lille eksperiment. Vi finder først tilbage til nogle værdier, som er lidt mere realistiske for motionistspillere, som de fleste af os er. Lad os sende bolden af sted med 60 km/t i en vinkel på 36 grader og intet spind. I dette tilfælde vil bolden dumpe stille og roligt ned 8 cm før stregen. Men den store følsomhed overfor vinkel er den samme: Hvis vinkelen i stedet er 37 grader, vil bolden gå 5 cm ud.

Hvis vi i stedet slår lidt hårdere med 62 km/t men med et moderat topspind på 1000 omdr/min og stadig en vinkel på 36 grader, så lander bolden 63 cm før baglinjen. Hvis man nu ikke har helt styr på sine vinkler, så kommer man måske i stedet til at slå med 40 graders vinkel, altså hele 4 grader ekstra. Det gør ikke så meget, for bolden er stadig 15 cm inde på banen. Hvis det går helt galt med præcisionen, og man i stedet slår i en vinkel på 45 grader, altså 9 grader mere, så vil bolden stadig være inde, og det gælder også for endnu større vinkler, f.eks. 50 grader. Vi kan altså se, at kombinationen af topspind og stor højde på slaget giver en meget, meget større robusthed overfor de uundgåelige variationer i slagvinkel. Med andre ord: Mere topspind giver færre fejl på grund af variationer i slagretning.

Der er et par vigtige pointer ved topspind. Effekten bliver naturligvis større med hastigheden af spindet, men der er en øvre grænse, så effekten af mere spind aftager, jo mere spind man har allerede. Derfor får man den største effekt af den første lille smule spind, og derfor kunne blot 100 omdr/min gøre så stor en forskel i det første regneeksempel. Så hvis du slet intet eller meget lidt spind har på dine slag, så vil bare lidt mere gøre en stor forskel. Det var den første pointe.

Den anden pointe er, at spindet ikke gør det alene. Spindet giver kun Magnuskraft i kombination med fart, og effekten vokser med hastigheden i anden potens. Effekten vokser naturligvis også med den tid, som Magnuskraften har at virke i. Så hvis man slår hårdere, vil Magnuskraften også blive større, men den vil til gengæld have mindre tid at virke i. Disse to modsat rettede effekter ophæver i nogen grad hinanden. Så selvom kraften har mindre tid at virke i, er det ikke sikkert, at man slår bolden ud, selvom man jerner den af sted, hvis der bare er lidt topspind i den. Nogle gange er det sådan, at hvis man har det med at slå bolden ud, så skal man turde at slå lidt hårdere til den.

Slag med 62 km/t og moderat topspind på 1000 omdr/min. Store variationer i slagvinkel giver begrænset variation i slaglængde, og alle slagene er inde.

Slag med 60 km/t uden spind. En lille variation i slagvinkel kan afgøre, om bolden er inde eller ude.

Reklamer

Skriv et svar

Udfyld dine oplysninger nedenfor eller klik på et ikon for at logge ind:

WordPress.com Logo

Du kommenterer med din WordPress.com konto. Log Out / Skift )

Twitter picture

Du kommenterer med din Twitter konto. Log Out / Skift )

Facebook photo

Du kommenterer med din Facebook konto. Log Out / Skift )

Google+ photo

Du kommenterer med din Google+ konto. Log Out / Skift )

Connecting to %s