Die grundlegende Physik und Mathematik des Tischtenniss

Mein Dank geht an die Gastautorin Jonathan Roberts, die sich freundlicherweise die Zeit genommen hat, über die Physik des Tischtenniss zu schreiben, und spart mir die Notwendigkeit, mein Gehirn zu belasten, um dieses Zeug herauszufinden!

Erstens eine sehr kurze Einführung in die Mathematik, mit der Tischtennis beschrieben wird. Es gibt eine Handvoll Formeln, die ein Mann namens Sir Isaac Newton in seiner monumentalen Arbeit abgeleitet haben Philosophae Naturalis Principia Mathematica. Übrigens wird diese Arbeit allgemein als die wichtigste Arbeit angesehen, die jemals in der Geschichte der Wissenschaft geschrieben wurde, und ich betrachte Newton als den größten Wissenschaftler, der jemals gelebt hat.

Es erklärt genau, wie sich Objekte aus dem Maßstab interstellarer Objekte bewegen (Galaxien, Sterne, Planeten, ernsthaft große Dinge usw.), bis hin zu Dingen auf der Skala von etwa 1000 Millimeter oder 1 Mikron. Danach beginnt dieses Modell des Universums zusammenzubrechen, und Sie müssen zur Quantentheorie und zur Relativitätstheorie gehen, die beängstigende Mathematik und Physik beinhaltet, um sie zu verwenden.

Wie auch immer, dies ist die Physik und Mathematik des Tischtennis im Newtonschen Universum.

Die hier zu verwendenden grundlegenden Formeln sind:
P = w ÷ t
W = fs
F = ma
a = (v - u) ÷ t HINWEIS: Dies wird normalerweise nach V = u bei angeordnet
T = rf
Hinweis: Wenn sich zwei Buchstaben nebeneinander befinden, bedeutet dies eine Multiplikation. Dies ist die richtige Notation. Nehmen Sie die zweite Formel als Beispiel, W = fs Dies wird ausgedrückt als W = f multipliziert mit S oder W = f x s.

Wo:
P = Leistung (die Menge an Oomphe, die angewendet wird)
W = Arbeit (die Menge an Energie, die verbraucht wird)
t = Zeit (Zeitlänge, für die die Leistung angewendet wird)
F = Kraft (im Grunde die Menge an Grunzen, die der Schuss hat. Ähnlich wie P, aber subtil anders)
S = Verschiebung (dies bedeutet im Wesentlichen die Entfernung, außer unter bestimmten Umständen)
M = Masse (Gewicht des Balls, auf 2 fixiert.7g)
a = Beschleunigung (Änderung der Geschwindigkeit über einen bestimmten Zeitraum)
v = Geschwindigkeit (Geschwindigkeit des Schusses)
u = anfängliche Geschwindigkeit (wie schnell der Ball auf dich getroffen wird)
T = Drehmoment (die Menge an Drehkraft, die angewendet wird)
r = Radius (die Länge von der Mitte eines Kreises bis zum Umfang.)

P = w ÷ t

Um mehr zu gewinnen Leistung In Ihren Aufnahmen müssen Sie mehr tun arbeiten oder weniger nehmen Zeit in deinen Aufnahmen. Der Zeit In einem Schuss bezieht.003 Sekunden. Daher, um die zu erhöhen Arbeiten Die zweite Gleichung muss untersucht werden:

W = fs

Wenn die Menge an Gewalt wird erhöht, dann die Arbeiten Der Koeffizient wird erhöht. Der andere Weg ist, die zu erhöhen Verschiebung, Dies kann jedoch nicht geschehen, wenn die Länge der Tabelle festgelegt ist (technisch gesehen erhöht das Lob oder Schleifen des Ball Arbeiten fertig, da der Ball eine größere Strecke abdecken muss als Ball, der das Netz kaum räumt). Um zu erhöhen Gewalt, Die dritte Gleichung muss untersucht werden.

F = ma

Um die zu erhöhen Gewalt, Die Masse des Balls muss erhöht werden, was unmöglich ist oder die Beschleunigung muss erhöht werden. Um die zu erhöhen Beschleunigung, Wir analysieren die fünfte Gleichung.

a = (v - u) ÷ t

Das Ergebnis der Berechnung zwischen den Klammern muss zuerst berechnet werden (es ist ein mathematisches Gesetz). Deshalb möchten Sie die maximieren Beschleunigung, minimieren Sie die Anfangsgeschwindigkeit. Um die zu maximieren Geschwindigkeit, Sie müssen den Ball so hart wie möglich schlagen. Der Anfangsgeschwindigkeit Sie haben etwas, über das Sie keine Kontrolle haben, da die Opposition den Ball auf Sie trifft. Allerdings als die Anfangsgeschwindigkeit Kommt auf dich zu, sein Wert ist negativ. Es wird also tatsächlich zu Ihrem hinzugefügt Geschwindigkeit, Wenn Sie eine negative Zahl subtrahieren, bedeutet dies tatsächlich, dass Sie die beiden Begriffe hinzufügen (ein weiteres mathematisches Gesetz). Der Zeit bleibt behoben, aus dem oben erläuterten Grund.

Deshalb zeigt dies, warum Sie den Ball treffen, desto mehr Leistung es wird haben.

Die Geschwindigkeit ist jedoch nicht alles im Tischtennis. Es gibt Spin, der jetzt besprochen wird.

Reaktionsgeschwindigkeit im Tischtennis

Aus biologischer Sicht gibt es Grenzen, wie schnell der Körper auf einen Reiz reagieren kann. Es gibt einen Unterschied in dieser Zeit zwischen einem Audio -Stimulus und einem visuellen Stimulus. Technisch reagieren wir schneller auf einen Audio -Stimulus als auf einen visuellen Stimulus, 0.14 einer Sekunde im Vergleich zu 0.18 einer Sekunde. Wenn Sie also alles über den Schuss herausfinden können, den Sie brauchen, um zu hören, indem Sie es auf den Schläger schlagen hören, sind Sie 0.04 oder vier Hundertstel Sekunden schneller als jeder andere, der jemals Tischtennis gespielt hat.

Gute Spieler (sogar durchschnittliche Spieler wie ich) können immer noch viel von dem ableiten, was die Opposition tut, indem sie einfach dem Geräusch hören, den der Ball macht, wenn er den Schläger kontaktiert. Zum Beispiel sagt Ihnen ein Bürstengeräusch des Balls auf der Fledermaus. Ein schärferer 'Pock' wird Ihnen sagen, dass der Ball ziemlich solide getroffen wurde, und wird Ihnen auch sagen, dass sie einen dünnen Gummi verwenden. Es ist natürlich legal, den Fledermaus der Opposition anzusehen, und es kann nur etwas getan werden, um zu sagen, welche Dicke Gummi verwendet werden kann.

Einige Leute sagen, wenn der Ball den Tisch schlägt. Persönlich kann ich nicht, aber es würde mich nicht überraschen, dass Elite -Spieler es können.

Im Tischtennis liegt die durchschnittliche Gesamtzeit für die Reaktion auf einen Schuss normalerweise bei 0.25 einer Sekunde. Mit viel Training und viel Übung kann dies auf 0 reduziert werden.18 einer Sekunde. Dies ist einer der großen Faktoren, was die Größen des Tischtenniss von den oberen A -Grade -Spielern unterscheidet. In Elite -Niveaus des Sport.

Drehmoment im Tischtennis

T = rf
Drehmoment ist eine Kraft, die auftritt, wenn es in einem Winkel um einen festen Punkt angewendet wird. Dies ist normalerweise ein Kreis. Es gibt mehrere Orte, an denen ich im Tischtennis Drehmoment gesehen habe. Einige gemeinsame Orte sind:

1. Maximieren Sie den Spin am Ball. Auf diese Weise wird eine Kugel (die Kugel) etwa einen Punkt darin gedreht. Dies bedeutet, dass je schneller der Ball dreht, desto höher ist das Drehmoment.
2. Abwickeln des Körper. Sie entspannen Ihre Hüften, dann Ihren Oberkörper, dann Ihre Schultern, der Oberarm, den unteren Arm und schließlich das Handgelenk. Dies erhöht die Radius der Schaukel. Durch Schlagen des Balls in Richtung des äußeren Randes des Schlägers erhöht sich auch der Radius. Ich weiß nicht, ob dies im Spiel verwendet wird, da dies bedeutet, dass der Ball den Schläger außerhalb des Sweet Spot schlägt und einen Kontrollverlust verursacht.
3. Beim Servieren eines Vorhand -Pendelaufschlags besteht eine Technik darin, den Gegner auszutricksen, indem die Menge an Spin auf den Ball minimiert wird. Dies geschieht durch Kontaktaufnahme mit dem Ball in der Nähe des Griffs, wodurch die minimiert wird Radius der Schaukel.

Technisch härter, den Ball zu treffen (mit einer höheren Geschwindigkeit), erhöht auch das Drehmoment, da diese Erhöhung der Geschwindigkeit zu einer direkten Zunahme der Beschleunigung des Balls führt. Als F = ma, ein Anstieg in A führt zu einer direkten Zunahme von F, was wiederum zu einer direkten Zunahme von führt Drehmoment.

ich.e.
A = (v - u)/t
F = mA
T = rF

Energie
Energie kann nicht beobachtet werden. Es können nur die Ergebnisse der Energie beobachtet werden. Das heißt, wenn ein Ball hart getroffen wird, beobachten Sie die Energieübertragung vom Körper des Spielers zum Ball, um diesen Schuss zu verursachen, nicht die Energie selbst.

Energie wird in zwei Formen beschrieben (ignoriert ein bisschen andere Formen, die, ohne in der Chemie und Kernphysik äußerst technisch zu werden, außerhalb des Rahmens dieses Artikels liegen). Dies sind potenzielle Energie und kinetische Energie.

Die verwendeten Formeln sind:

Potenzielle Energie: E = mgh
Kinetische Energie: E = ½mv2

Wo

E = Energie
M = Masse
g = die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft (9.81001 MS-2 bis 5 Dezimalstellen, wenn Sie es wissen müssen)
H = Höhe des Objekts
v = Geschwindigkeit

E = mgh
Dies ist eine Darstellung potenzieller Energie. Dies stellt die Fähigkeit des fraglichen Objekts dar, Energie zu nutzen. Wenn beispielsweise ein Tischtenniskugel in der Hand war und Sie Ihre Hand schnell entfernen, würde der Ball zu fallen (aufgrund der Schwerkraft). In diesem Fall wird die potenzielle Energie des Balls in kinetische Energie umgewandelt. Wenn es auf den Boden trifft, wechselt die kinetische Energie wieder in potentielle Energie, bis der Ball den Höhepunkt ihres Sprungs erreicht und wieder fällt zu fallen.

Theoretisch sollte dies für immer fortgesetzt werden, da Energie nicht geschaffen oder zerstört werden kann (außer in einer nuklearen Reaktion, die die wahrscheinlich berühmteste Gleichung der Wissenschaft beinhaltet: E = MC2). Der Grund, warum es nicht für immer anhält Es wirkt sich auf den Boden aus, und es gibt auch eine gewisse Reibung zwischen dem Boden und dem Ball).

Wenn Sie ein Experiment durchführen möchten (Sie können mit diesem „Trick“ einiges Geld verdienen), versuchen Sie, einen Golfball und einen Tischtennisball aus derselben Höhe fallen zu lassen, und sehen Sie, welche zuerst den Boden trifft. Beide werden gleichzeitig streiken, da der Widerstand aufgrund von Luft fast genau gleich ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Experiment in einem Vakuum durchzuführen, obwohl dies schwieriger zu errichten ist. In diesem Fall können Sie eine Feder und einen Ziegelstein fallen lassen, und die beiden werden gleichzeitig den Boden treffen.

Dies erklärt, warum ein Aufschlag mit einem hohen Ballwurf gefährlicher ist als einer, der nur 6 Zoll hoch war. Die Energie, die durch den Hochwurf gewonnen wird.

E = ½mv2
Diese Formel zeigt, dass je schneller Sie den Ball treffen, desto mehr Energie der Schuss hat. Wenn die Masse des Fledermaus hoch ist, führt sie auch zu mehr Energie im Schuss. Dies liegt daran, dass die Massen- und Energiebegriffe beide direkt proportional zur Energie sind.

Warum ist der 38 -mm -Ball schneller als der 40 -mm -Ball?

Da der 38 -mm -Ball einen kleineren Radius hat, hat er auch eine geringere Masse und damit eine niedrigere Energie aufgrund der Gleichung E = ½mv2. Dies sollte daher bedeuten, dass die Gesamtgeschwindigkeit des Balls niedriger ist. Die 38 -mm -Kugel ist jedoch schneller als die 40 -mm -Kugel, da die Zunahme des Radius zu einem Anstieg des Windbeständigkeit führt und so die 40 -mm -Kugel verlangsamt. Wenn Sie sich mit Objekten mit niedriger Masse wie einem Tischtennisball befassen, ist der Luftwiderstand ein wesentlicher Faktor für die Verlangsamung.

Und das ist eine grundlegende Einführung in die Physik des Tischtenniss.