Узнайте, как вращение теннисного мяча, включая эффект Магнуса, влияет на игру и делает её быстрее и зрелищнее. Физика, стоящая за мастерством таких игроков, как Джокович, Свёнтек и Гауф.

Афроамериканка в яркой желтой спортивной форме выполняет удар форхендом во время теннисного матча.
Звезда американского тенниса Коко Гауф.Лукас Кох

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.

Диаграмма зелёного мяча с потоком воздуха вокруг него.
Сила Магнуса названа в честь немецкого физика Генриха Густава Магнуса, который впервые описал её в 1852 году. Rdurkacz/Wikipedia

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.

Векторная иллюстрация принципа Бернулли.
Швейцарский математик Даниил Бернулли первым описал закон, объясняющий, как разница в давлении воздуха помогает самолётам летать.

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

Случайные новости

Вам понравится другие новости и прогнозы

«Никс» разгромили «Селтикс» без Джейсона Тейтума и прервали 25-летнюю засуху в финале Восточной конференции

«Нью-Йорк Никс» впервые с сезона 1999-2000 вышли в финал Восточной конференции, одержав победу над «Бостон Сел...

26.05.2025
Лучшие ставки на UFC 308: Экспертные прогнозы и анализ

Прогнозы на UFC 308: Топурия против Холлоуэя, Хамзат Чимаев против Роберта Уиттакера. Анализ боев и советы по ...

20.05.2025
Пять возможных обменов для звезды «Финикс Санз» Кевина Дюранта

Суперзвезда «Финикс Санз» Кевин Дюрант, вероятно, сменит команду этим летом. Рассмотрим пять возможных обменов...

26.05.2025
Прогноз на матч Giants vs Tigers и лучшие ставки | Элитный питчерский дуэль

Прогноз и лучшие ставки на матч Giants vs Tigers. Обзор питчерского дуэля между Логаном Уэббом и Джеком Флаэрт...

27.05.2025
Героическая победа «Кристал Пэлас» в финале Кубка Англии

«Кристал Пэлас» одержал победу над «Манчестер Сити» в финале Кубка Англии, завоевав первый крупный трофей и пу...

26.05.2025
Деян Кулушевски пропустит финал Лиги Европы из-за травмы

Деян Кулушевски выбыл на несколько месяцев после операции на колене. Шведский полузащитник пропустит финал Лиг...

20.05.2025

Все новости