Mi agradecimiento al autor invitado Jonathan Roberts, quien amablemente se ha tomado el tiempo para escribir sobre la física del tenis de mesa, ahorrándome la necesidad de forzar mi cerebro tratando de resolver este asunto!
En primer lugar, una breve introducción a las matemáticas que se utiliza para describir el tenis de mesa. Hay un puñado de fórmulas que se utilizan, que un hombre llamado Sir Isaac Newton derivó en su monumental obra Philosophae Naturalis Principia Mathematica. Por cierto, este trabajo se considera generalmente como el más importante jamás escrito en la historia de la ciencia, y considero que Newton es el mayor científico que ha existido.
Explica con precisión cómo se mueven los objetos desde la escala de los objetos interestelares (galaxias, estrellas, planetas, SERIAMENTE GRANDE, etc.), hasta cosas en la escala de alrededor de la 1000ª parte de un milímetro o 1 micra. Después de eso, este modelo del universo comienza a descomponerse y necesitas ir a Teoría Cuántica y Relatividad, lo que implica ENFRENTAR las Matemáticas y la Física para su uso.
De todos modos, esto es la Física y las Matemáticas del Tenis de Mesa en el Universo Newtoniano.
Las fórmulas básicas que se utilizarán aquí son: P = W÷tW = FsF = maa = (v – u)÷t Nota: Normalmente se reordena a v = u atT = rFNote: Cuando dos letras están una al lado de la otra significa multiplicación. Esta es la notación correcta. Tome la segunda fórmula como ejemplo, W = Fs Esto se expresa como W = F multiplicado por s o W = F x s.
Donde:P = Potencia (La cantidad de energía que se aplica)W = Trabajo (La cantidad de energía que se consume)t = Tiempo (La duración del tiempo que se aplica la potencia)F = Fuerza (Básicamente la cantidad de gruñido que tiene el disparo. Similar a P pero sutilmente diferente)s = Desplazamiento (esto esencialmente se traduce en Distancia, excepto bajo ciertas circunstancias)m = Masa (peso de la pelota, fijado en 2.7g)a = Aceleración (cambio de velocidad en un periodo de tiempo dado)v = Velocidad (velocidad del tiro)u = Velocidad Inicial (cuán rápido se golpea la pelota) T = Torque (La cantidad de Fuerza de Giro que se aplica)r = Radio (la longitud desde la mitad de un círculo, hasta el perímetro)
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Índice
P = W÷t
Para obtener más potencia en tus tomas, tienes que hacer más trabajo o tomar menos tiempo en tus tomas. El tiempo en un tiro se refiere al tiempo que la pelota está en contacto con la raqueta, que se fija en aproximadamente 0,003 segundos. Por lo tanto, para aumentar el Trabajo realizado, se debe examinar la segunda ecuación:
W = Fs
Si se aumenta la cantidad de Fuerza, entonces el coeficiente de Trabajo se incrementa. La otra forma es aumentar el Desplazamiento, pero eso no se puede hacer ya que la longitud de la Tabla es fija (técnicamente, lobbing o looping de la bola aumentará el Trabajo realizado, ya que la bola tiene que cubrir una distancia mayor que la bola que apenas despeja la red). Para aumentar la Fuerza, se debe examinar la tercera ecuación.
F = ma
Para aumentar la Fuerza, la Masa de la bola necesita ser incrementada, lo cual es imposible, o la Aceleración necesita ser incrementada. Para aumentar la aceleración, analizamos la quinta ecuación.
a = (v – u)÷t
El resultado del cálculo entre paréntesis debe ser calculado primero (es una ley matemática). Por lo tanto, se desea maximizar la aceleración y minimizar la velocidad inicial. Para maximizar la velocidad, tienes que golpear la bola tan fuerte como puedas. La velocidad inicial es algo sobre lo que no tienes control, ya que es la fuerza con la que la oposición te golpea la pelota. Sin embargo, como la velocidad inicial viene hacia ti, su valor es negativo. Así que en realidad se suma a tu velocidad, ya que restar un número negativo significa que sumas los dos términos (otra ley matemática). El tiempo permanece fijo, por la razón explicada anteriormente.
Por lo tanto, esto demuestra por qué cuanto más fuerte golpees la bola, más potencia tendrá.
Pero, la velocidad no lo es todo en el tenis de mesa. Hay un giro, que ahora será discutido.
Todo sobre Spin
Jonathan discute aquí el tema del spin en el tenis de mesa. Lea esto antes de leer el texto de abajo.
Velocidad de reacción en el tenis de mesa
Desde una perspectiva biológica, existen límites a la rapidez con la que el cuerpo puede reaccionar a un estímulo. Hay una diferencia en este tiempo entre un estímulo de audio y un estímulo visual. Técnicamente, respondemos más rápido a un estímulo de audio que a un estímulo visual, 0,14 de segundo frente a 0,18 de segundo respectivamente. Por lo tanto, si usted puede resolver TODO sobre el tiro que usted necesita sólo por escuchar que golpea la raqueta, usted es 0,04 o cuatro centésimas de segundo más rápido que cualquier otra persona que haya jugado antes al tenis de mesa.
Los buenos jugadores (incluso los jugadores promedio como yo) pueden deducir mucho de lo que está haciendo la oposición, simplemente escuchando el ruido que hace la pelota cuando entra en contacto con el bate. Por ejemplo, un ruido de cepillado de la pelota en el murciélago le dice que se ha puesto en la pelota, golpeando un lazo dará este efecto. Una’viruela’ más aguda te dirá que la bola ha sido golpeada con bastante solidez, y también te dirá que están usando una goma delgada. Por supuesto, es legal pedir ver el bate de la oposición, así que escuchar el ruido para saber qué grosor de caucho se está usando es algo que se puede hacer.
Algunas personas dicen que cuando la bola golpea la mesa pueden decir si la bola está girada hacia arriba o hacia abajo. Personalmente, no puedo, pero no me sorprendería que los jugadores de élite puedan.
En el tenis de mesa, el tiempo total medio para reaccionar a un tiro suele ser de alrededor de 0,25 de segundo. Con mucho entrenamiento y mucha práctica, esto se puede reducir a 0,18 de segundo. Este es uno de los grandes factores que separa a los grandes del tenis de mesa de los mejores jugadores de categoría A. En los niveles de élite del deporte, incluso siendo la más pequeña fracción de segundo (1/1000ths) más rápido comienza a hacer la diferencia.
Torque en el tenis de mesa
T = rFTorque es una Fuerza que ocurre cuando se aplica en un ángulo alrededor de un punto fijo. Esto suele ser un círculo. Hay varios lugares que he visto usar Torque en el tenis de mesa. Algunos lugares comunes son:
- Maximizar el giro de la bola. Al hacer esto, una esfera (la bola) gira alrededor de un punto dentro de ella. Esto significa que cuanto más rápido gira la bola, mayor es el par.
- Desenrollar la carrocería cuando se juega un tiro potente como un smash. Desenrolla las caderas, luego el torso, luego los hombros, la parte superior del brazo, la parte inferior del brazo y finalmente la muñeca. Esto aumenta el radio del swing. Al golpear la pelota hacia el borde exterior de la raqueta también aumentará el radio. No sé si esto se usa en el juego, ya que hacerlo significaría que la pelota está golpeando la raqueta fuera del punto dulce y causando una pérdida de control.
- Cuando se sirve un saque con péndulo de derecha, una técnica es engañar al oponente minimizando la cantidad de efecto que se le da a la pelota. Esto se hace haciendo contacto con la pelota cerca del mango, minimizando así el radio del swing.
Técnicamente, golpear la bola con más fuerza (con una velocidad más alta) también aumenta el Torque, ya que este aumento de la velocidad resulta en un aumento directo de la aceleración de la bola. Como F = ma, un aumento en a lleva a un aumento directo en F, que a su vez lleva a un aumento directo en Torque.
i.e.a = (v – u)/tF = maT = rF
No se puede observar EnergyEnergy. Sólo se pueden observar los resultados de la Energía. Es decir, cuando una pelota es golpeada con fuerza, usted está observando la transferencia de energía del cuerpo del jugador a la pelota para causar ese tiro, no la energía misma.
La energía se describe en dos formas (ignorando otras formas que, sin llegar a ser extremadamente técnicas en química y física nuclear, están fuera del alcance de este artículo). Estas son la Energía Potencial y la Energía Cinética.
Las fórmulas utilizadas son:
Energía potencial: E = mghEnergía cinética: E = ½mv2
donde
E = Energym = Massg = La aceleración debida a la gravedad (9,81001 ms-2 a 5 decimales si se quiere saber)h = Altura del objetov = Velocidad
E = mghEsta es una representación de la Energía Potencial. Esto representa la capacidad del objeto en cuestión para utilizar la energía. Por ejemplo, si una pelota de tenis de mesa está en su mano y usted la retira rápidamente, la pelota empezará a caer (debido a la gravedad). A medida que esto ocurre, la energía potencial de la bola comienza a convertirse en energía cinética. Cuando golpea el suelo, la energía cinética comienza a cambiar de nuevo a energía potencial, hasta que la pelota alcanza el punto máximo de su rebote, y comienza a caer de nuevo.
Teóricamente, esto debería continuar para siempre, ya que la Energía no puede ser creada o destruida (excepto en una reacción nuclear, que involucra lo que probablemente es la ecuación más famosa de la Ciencia): E = mc2). La razón por la que no continúa para siempre se debe a la resistencia del aire, en forma de fricción, y al hecho de que la colisión de la pelota y el suelo no es perfectamente elástica (parte de la energía cinética de la pelota se convierte en calor, cuando impacta con el suelo, y también hay cierta fricción entre el suelo y la pelota).
Si quieres hacer un experimento (puedes ganar bastante dinero con este «truco»), intenta dejar caer una pelota de golf y una de tenis de mesa desde la misma altura y verás qué golpea el suelo primero. Ambos atacarán al mismo tiempo, ya que la resistencia debida al aire es casi exactamente igual. Otra forma es realizar el experimento en el vacío, aunque es más difícil de configurar. En ese caso, puedes dejar caer una pluma y un ladrillo, y los dos golpearán el suelo simultáneamente.
Esto explica por qué un saque con un lanzamiento de pelota alto es más peligroso que uno de sólo 6 pulgadas de alto. La energía ganada por el lanzamiento alto puede ser convertida en spin o velocidad cuando es golpeada por la raqueta.
La fórmula E = ½mv2This muestra que cuanto más rápido golpees la pelota, más energía tendrá el tiro. Si la masa del bate es alta, entonces también resultará en más energía en el tiro. Esto se debe a que los términos de masa y energía son directamente proporcionales a la Energía.
¿Por qué la bola de 38mm es más rápida que la de 40mm?
Como la bola de 38mm tiene un radio más pequeño, también tiene una masa más baja, y por lo tanto una energía más baja debido a la ecuación E = ½mv2. Por lo tanto, esto debería significar que la velocidad total de la bola es menor. PERO, la bola de 38mm es más rápida que la bola de 40mm porque el aumento del radio resulta en un aumento de la resistencia al viento, lo que ralentiza la bola de 40mm. Cuando se trata de objetos de baja masa como una pelota de tenis de mesa, la resistencia al aire es un factor importante para ralentizarla.
Y esa es una introducción básica a la física del tenis de mesa.