Tennis und Physik

1
Tennis und Physik
2
Der und seine Eigenschaften

• Durchmesser 6,35 - 6,67cm
• Gewicht 56,70 - 58,47g
• Sprunghöhe 1,346 - 1,473m auf hartem Boden aus
  2,54m Fallhöhe (20 C Temperatur)

3
Stoßzahl e
Es gilt der Energieerhalungssatz
Definition der Stoßzahl e
Daher folgt
4
Stoßzahl e
Für den gilt daher
5
Verschiedene Stoßzahlen
Gummiball 0,9 Golfball 0,84 Baseball 0,5
6
Experiment zur Balldeformation
Doppelte Masse Doppelte Deformation
7
Hookesches Gesetz
Doppelte Kraft ? Doppelte Auslenkung der
Feder!!!!! Hookesche Gesetz F k x
8
Die Federkonstante eines
R
R-x
x
y
9
Die Federkonstante eines
x2 vernachlässigt
A......Kontaktfläche
p........Balldruck
mit k 2p?R
10
Schwingungsdauer und Kontaktzeit beim
Schwingungsdauer T 10 - 12ms
Kontaktzeit T/2 5 - 6ms
11
Kontaktzeit Schläger

• Die Kontaktzeit liegt bei 15ms!
• Diese Zeit ist zu groß um einen Beitrag für den
  Ball zu leisten. Das heißt der Schläger
  verschwendet die Energie!
• Die Schwingung ist trotzdem verfügbar und geht
  nicht auf den Ball über, sondern belastet das
  Handgelenk und vor allem den Ellenbogen.
  Tennisarm!

12
Kontaktzeit Schläger
Dämpfung ist daher erforderlich
13
Kontaktzeit Saite
Die Kontaktzeit beträgt 5 ms und das entspricht
der des Balls!
Beachte Vibrastop dämpft die Schwingung der
Saite!
14
Kontaktzeit Saite

• Unterschiedliche Bespannungen entstehen dadurch,
  dass man mit verschiedenen Gewichten die Saite in
  den Schläger einspannt. Es gibt daher weiche
  und harte Bespannungen.
• Die harte Bespannung eignet sich sehr gut für
  kontrolliertes Top-Spin-Spiel, jedoch nicht für
  sehr schnelles und variantenreiches Spiel.
  (Thomas Muster)
• Die weiche Bespannung ist sehr schwierig zu
  spielen aber dafür kann man sehr harte und
  scharfe Bälle schlagen, da die weiche Saite dem
  Ball nachgibt und dann wie ein Trampolin
  fungiert. (John McÉnroe)

15
Sweet Spot
16
Rotation des
Back-Spin
Top-Spin
Drive
17
Magnus Effekt
Der Magnus Effekt wurde benannt nach seinem
Erfinder Gustaf Magnus! Kein Spin des Balles
bewirkt, dass der Luftstrom gleichmäßig über und
unter dem Ball vorbei strömt. Bei Spin werden in
dem Filz des Balles Luftmoleküle mit sich
gerissen. Diese bewirken, dass die Luftströmung
über oder unter dem Ball beschleunigt wird.
Bernoulligleichung
Auf oder Abtrieb!!
18
Windkanal
19
Der Magnus Effekt im Tennissport
Im Tennis wird der Magnuseffekt speziell durch
den Back und den Topspin bewusst eingesetzt.

• Erstens um aufgrund des Magnuseffektes die
  Flugbahn des Balles verändert!
• Um beim Aufsprung des Balles im Feld verschiedene
  Effekte zu bewirken!
• Um durch einen Spin die Wechselwirkung zwischen
  Ball und Schläger zu verändern!

20
Top-Spin

• Rotation nach vorne
• Kraft nach unten
• hoher Absprung
• Einsätze bei Lob und Safe Spiel

21
Back-Spin (Slice)

• Rotation nach hinten
• Kraft nach oben
• extrem flacher Absprung
• Einsätze zur Variation vor allem auf
  Grasbelägen, bei Stops (kurze Bälle) bzw.
  teilweise einfach aufgrund einer Bedrängnis

22
Drive

• keine Rotation
• Kraft wirk überall hin gleich stark
• Einsätze bei Punktschlag und Volley
• Einfallswinkel fast gleich Ausfallswinkel

23
Messungen mit Arm-Sensor
24
Magnuseffekt in anderen Sportarten

• Tischtennis
• Golf
• Baseball
• Fußball

25
Grundschläge beim Tennis

• Vorhand
• Rückhand
• Aufschlag

26
Vorhand
27
Rotationstabellen
28
Rotationstabellen
29
Handgelenkspiel

• Vorteile
• gefühlvolleres Spiel
• mehr Richtung geben
• mehr Geschwindigkeit
• mehr Spin

• Nachteile
• risikoreich
• Belastung

30
Rückhand

• Einarmig
• Zweiarmig

31
zweiarmige Rückhand
32
einarmige Rückhand
33
Unterschiede

• Beidarmige Rückhand
• kürzerer Schwung
• kürzere Ausholbewegung
• nur schwer Slice zu spielen
• sicherer als mit 1 Hand
• mehr Kraft da 2 Hände
• weniger Gefühl

• Einarmige Rückhand
• langer Schwung
• lange Ausholbewegung
• leichter Slice zu spielen
• riskanter
• weniger Kraft
• mehr Gefühl

34
Was muss ein Tennislehrer wissen?
Unabhängigkeitsprinzip der Bewegungen! Netzhöhe
s 91cm Entfernung Netz-Grundlinie
12m Fallbeschleunigung ?10m/s2
35
Was muss ein Tennislehrer wissen?
sg/2 t2 t2 2s/g t ? 0,43s v s/t ? 28m/s
?100km/h
36
Flugbahn des
37
Aufsprung bei Drive
38
Ausfall-und Einfallwinkel
39
Auf-und Absprung
40
Auf-und Absprung Differenz
41
Aufschlag
42
Aufschlag
43
Eigene Messungen
Arm-Sensor
44
Aufschlaggeschwindigkeit mit Arm-Sensor
45
Aufschlaggeschwindigkeit mit Arm-Sensor

• Was man wissen muss
• ArmSchlägermasse abwägen!
• a mit Armsensor bestimmen!
• Kontaktzeit 5ms
• Ballmasse 0,058kg

46
Bestimmung der Masse des Arms

• Annahme Zylinderförmig
• Radius(r)?5cm
• Länge(h)?60cm

r
h
47
Eigene Messungen
48
X-Achse
8
49
Y-Achse
8
50
Aufschlaggeschwindigkeit mit Arm-Sensor

• ArmSchlägermasse ?5kg
• a8g
• Kontaktzeit0,05s
• Masse Ball0,058kg

51
Aufschlagweltrekord
9.2.2004 Andy Roddick241,4 km/h
52
Rotationstabellen
53
Rotationstabellen
54
Wir hoffen es hat Ihnen gefallen!
Eine Präsentation von Florian Kitzler und
Dominik Leser mit dankenswerter Unterstützung von
Mag. Ronald Binder