Посмотрите любой матч на этом году на Australian Open, и вы увидите, как мячи изгибаются в воздухе или отскакивают выше или ниже, чем ожидалось. Такие игроки, как Новак Джокович, Ига Свёнтек и Коко Гауф, особенно искусны в этом мастерстве.

Секрет? Всё дело в вращении.

Способность контролировать вращение теннисного мяча изменила современную игру, сделав её быстрее и зрелищнее, чем когда-либо. Но как именно игроки заставляют мяч двигаться по воздуху или отскакивать от корта таким образом?

Сложная физика вращения

Физика, лежащая в основе этого эффекта, сложна. Но самый простой способ объяснить это — рассмотреть эффект Магнуса.

Когда вращающийся мяч движется по воздуху, он создаёт силу, которая заставляет его отклоняться от прямолинейной траектории. Учёные называют это силой Магнуса, названной в честь немецкого физика Генриха Густава Магнуса, который впервые описал её в 1852 году.

Эта сила возникает из-за того, что вращающийся мяч необычным образом увлекает за собой воздух. Когда теннисист накладывает топ-спин на мяч (например, проводя ракеткой вверх по задней части мяча во время удара), мяч начинает вращаться вперёд после контакта. По мере вращения трение между мячом и воздухом заставляет воздух двигаться в направлении вращения.

Поскольку воздух вращается вокруг мяча, набегающий воздух, ударяющийся о верхнюю часть мяча, сталкивается с воздухом, движущимся из-за вращения, и замедляется. Однако воздух, ударяющийся о нижнюю часть мяча, встречает воздух, движущийся в том же направлении, и движется относительно быстрее.

Согласно закону, впервые сформулированному швейцарским математиком Даниэлем Бернулли, давление выше на верхней части мяча, где воздух движется медленно, чем под мячом, где воздух движется быстрее. Эта разница давлений толкает мяч вниз.

Это тот же принцип, который помогает самолётам летать, но в обратном направлении, поэтому мяч падает, а не взлетает.

Топспин: смертельное оружие

Топспин — одно из самых мощных орудий современного теннисиста. Когда такие мастера, как недавно завершивший карьеру Рафаэль Надаль, используют его, мяч может вращаться со скоростью более 50 оборотов в секунду!

Но почему топспин настолько эффективен?

Если игрок ударяет по мячу с высокой скоростью, он обычно вылетает за линию, так как у гравитации недостаточно времени, чтобы опустить его на корт.

При ударе с топспином мяч быстро опускается на корт. Это позволяет игрокам бить с большой горизонтальной скоростью, не опасаясь, что мяч улетит за линию.

И поскольку мяч вращается в том же направлении, в котором движется, он продолжает быстро двигаться даже после отскока. Таким образом, мяч сохраняет скорость как до, так и после удара о корт, оставляя сопернику меньше времени на реакцию.

Ещё одно преимущество заключается в том, что мяч отскакивает выше, чем обычно, что затрудняет ответный удар для соперника.

Это происходит отчасти потому, что мяч ударяется о землю под более крутым углом, а отчасти потому, что мяч, вращающийся в направлении своего движения, меньше скользит при отскоке, сохраняя энергию и позволяя ему отскакивать выше.

Бэкспин: мягкий победитель

Альтернативный вариант — игрок может «нарезать» мяч, придавая ему бэкспин, ударяя по нему снизу ракеткой.

Это создаёт восходящую силу Магнуса, заставляя мяч парить и дольше оставаться в воздухе. Таким образом, мяч может пролететь низко над сеткой, но при этом уйти далеко на сторону соперника.

При приземлении мяч остаётся низко и может даже слегка скользить. Это замедляет его и оставляет низко, что затрудняет удар. В ответ соперникам часто приходится бить медленнее, так как мяч не отскакивает достаточно высоко для сильного топспина.

Наиболее эффектное использование бэкспина — это «укороченный удар», когда игрок маскирует мягкий, сильно подкрученный удар, который едва перелетает сетку, а затем «умирает» при отскоке. Это оставляет сопернику мало времени, чтобы успеть к сетке и отбить мяч до второго отскока, что приводит к потере очка.

Использование физики вращения

В этом году, наблюдая за Australian Open, обратите внимание на то, как игроки используют вращение для контроля над кортом: мощный форхенд, который отталкивает соперника назад, резанная подача, которая вынуждает его двигаться в сторону, или нежный укороченный удар, который заставляет его выйти вперед.

Вы также можете заметить игроков, которые придают мячу боковое вращение, эффект от которого, уверен, вы уже можете представить.

Все эти примеры показывают, как игроки используют физику вращения в свою пользу.

• Физика
• Спорт
• Теннис
• Australian Open