facebook tracking pixel
חיפוש סגור

שמואל גולדברג | | 07/01/2018

טניס: המעוף של הכדור

המעוף של הכדור

כתב: שמואל גולדברג, פיזיקאי, מחבר הספר Elements of a Powerful Tennis Stroke, 2013

אנו שומעים על חבטות הגשה מהירות, כדורי הנחתה מדהימים, חבטות מהירות, שלא משאירים ליריב שום סיכוי להגיע לכדור. על מנת להבין מהן המשמעויות של מהירות הכדור, נתחיל מכמה נתונים מספריים:

אורך של מגרש טניס כ-24 מטר (23.77), גובה הרשת – 91 ס''מ לכל רוחב המגרש של היחידים ו-1.07 מטר בחיבורה לעמודים.

כדור, הנע במהירות של 10 מטר לשנייה בריק ואינו מאבד מהירות אופקית כשפוגע בקרקע, יעבור את המגרש מקצה אחד לקצה האחר בפחות מ-2.5 שניות, תוך 1.25 שניות ב-20 מטר לשנייה. בתנאים אמיתיים הזמנים מעט ארוכים יותר בגלל התנגדות האוויר.

על מנת לקבל תחושה טובה יותר, נציג את המספרים במונחים שאנו רגילים אליהם, בקילומטרים (ק''מ) לשעה. 10 מטר לשנייה זה 36 ק''מ לשעה, 20 מטר לשנייה – 72 ק''מ לשעה, 25 מטר לשנייה – 90 ק''מ לשעה, המהירות המותרת בכביש בין עירוני.

כדור נופל, שמשתחרר ללא הפעלת כוח, יגיע למהירות של כמעט 10 מטר לשנייה לאחר נפילה של שנייה אחת, כאשר בשנייה הראשונה הוא יעבור 5 מטר. כדור הנופל מגובה של 1.5 מטרים יפגע בקרקע לאחר חצי שנייה.

לכדור שעף לאורך המגרש יש שני מרכיבי מהירות: המהירות האנכית, הקובעת כמה זמן הכדור ישהה באוויר עד שיפגע בקרקע, והאופקית, הקובעת איזה מרחק הוא יעבור במהלכו. איור 1 מציג שלושה כדורים בעלי מהירות אנכית דומה, אך מהירות אופקית שונה. שלושתם מגיעים לגובה זהה, נמצאים באוויר זמן דומה, אך עוברים מרחקים שונים.

 כדורים בעלי מהירות אופקית שונה אך מהירות אנכית זהה

איור 1. כדורים בעלי מהירות אופקית שונה אך מהירות אנכית זהה

באיור 2 מוצגים כדורים המשתחררים מהמחבט בזוויות שונות, כאשר מהירות המחבט, פרט לכיוון, זהה בכולם – 20 מטר לשנייה. כלומר לכל הכדורים מהירויות אנכיות ואופקיות שונות, אך הסיכום שלהם זהה. זווית, המוצגת ליד כל מסלול, מייצגת זווית של תנועת המחבט כשהכדור משתחרר ממנו, הנמדדת יחסית לאנך.
כדורים המשתחררים בזוויות שונות אך במהירות זהה של 20 מטר לשנייה

איור 2. כדורים המשתחררים בזוויות שונות אך במהירות זהה של 20 מטר לשנייה

כדור המשתחרר מהמחבט מקביל לקרקע בגובה המותניים (זווית °90, אינו מוצג כאן), מאבד גובה כבר בהתחלה, ולכן לא יעבור את הרשת. כלומר כיוון החבטה מגובה המותניים אמור להיות כלפי מעלה. באיור נראה שהמרחק האופקי שהכדור עובר קודם כול גדל עם ירידת הזווית. המרכיב האופקי של המהירות קטן, אך המרכיב האנכי עולה, כלומר הכדור שוהה זמן רב יותר באוויר. המרחק שהכדור עובר ב-°45 יהיה מרבי, כאשר מזווית זו ומטה המרחק מתחיל להצטמצם. מזווית מסוימת הכדור נוחת על קרקע המגרש. באיור הזמן בין שתי נקודות עוקבות, המצוירות לאורך המסלול, הוא עשירית השנייה, ונראה שמהירות הכדור החל מזווית מסוימת אינה מספיקה למשחק התקפי.

כאן נשאלת השאלה, "איך לתקוף?" לדוגמה חבטה של °60 תגרום להוצאת הכדור מהמגרש. חבטה גבוהה יותר, °20, תגרום לנחיתתו במגרש, אך במצב זה הכדור איטי וליריב יש הרבה זמן כדי להתכונן ולהגיב לחבטה. חבטה נמוכה מדי פוגעת ברשת, מהירה יותר יוצאת מחוץ למגרש. כדור היוצא בסביבות ה-°70 הוא כדור התקפי טוב, אך שינוי קל בזווית יגרום ליציאתו מהמגרש או לפגיעה ברשת. עד שנלמד על הכדור המסתובב האפשרויות אכן יהיו מצומצמות מאוד.

איור 3 מציג מסלולים של כדור המשתחרר בקו האחורי של המגרש במהירות של 30 מטר לשנייה, בזווית °83 (או °7 מעל לאופק), המסומן ע''י נקודות לאורך המסלול, וזה המשתחרר מהמחבט כ-5 מטר מהרשת בגובה של 1.6 מטר ובמהירות של 45 מטר לשנייה, המסומן לאורך המסלול ע''י "x". שני הכדורים נוחתים פחות או יותר באותה נקודה במגרשו של היריב, אך הכדור השני מהיר יותר, פוגע בקרקע חזק יותר, וליריב אין הרבה זמן כדי להגיב. על זה התבססה הטקטיקה של האלופים של שנות השישים של המאה הקודמת: כדור הגשה מהיר, תגובה של היריב שמסוגל רק להשיב כדור גבוה וקצר, וסיום המשחקון ע''י חבטת הנחתה מהנקודה הקרובה לרשת.

השוואת חבטות מאמצע המגרש ומקצהו

איור 3. השוואת חבטות מאמצע המגרש ומקצהו

המצאת הראש הגדול של המחבט שינתה את המשחק, כאשר חשיבותו מתבטאת בהיעדר רגישות לפגיעת כדור במרחק מציר האורך של המחבט, שכמעט אינה גורמת לו זעזוע. בפיזיקה מסבירים זאת על ידי מומנט אינרציה שגדל בהתאמה עם ראש המחבט. מומנט אינרציה בתנועה סיבובית דומה למסה בתנועה קווית, וכפי שפגיעת אבן בסלע כמעט אינה מזיזה את הסלע, כך פגיעת כדור במחבט בעל ראש גדול מחוץ לציר האורך שלו לא כל כך גורמת לזעזוע של המחבט והדיוק של החבטה נשמר. כך ניתן לפגוש את הכדור מעל לציר האורך של המחבט תוך תזוזתו מעלה ולשחרר את הכדור, כשהוא נמצא מתחת לציר האורך של המחבט. ראה איור 4. החיכוך של הכדור במחבט יוצר בו סיבוב כנגד כיוון השעון – סיבוב עילי או Topspin.

יצירת סיבוב עילי בכדור (Topspin)

איור 4. יצירת סיבוב עילי בכדור (Topspin)

 

  • לכן פגישת הכדור מתחת לציר האורך של המחבט יכולה להתקיים כך: תזוזת המחבט מטה ושחרור הכדור שנמצא מעל לציר האורך שלו (ראה איור 5). במקרה זה חיכוך הכדור במחבט יוצר בו סיבוב בכיוון השעון, סיבוב תחתי, או Slice.

 

 

יצירת סיבוב תחתי בכדור (Backspin)

 

איור 5. יצירת סיבוב תחתי בכדור (Backspin)

 

כלומר הכדור יכול להיות בשלושה מצבים, המוצגים באיור 6:

  • סיבוב עילי,
  • ללא סיבוב (כדור שטוח),
  • סיבוב תחתי.

 סיבובי כדור הטניס

איור 6 . סיבובי כדור הטניס

 

במאמר הבא נתייחס לקסם של הכדור המסתובב, שבשנות השמונים של המאה הקודמת שינה את המשחק לחלוטין.

 

קישורים

שמואל גולדברג, דוא''ל

המאמרים הקודמים בסדרה:

  1. מה קורה כשכדור טניס פוגע במחבט של אלוף?
  1. טניס - סוד החבטה של האלופים
  1. טניס: הנעת החבטה
  1. טניס: האצת החבטה
  1. טניס: שני הרכיבים (בלבד) של חבטת כף יד
  1. טניס: חבטת גב יד באחיזת שתי ידיים
  1. טניס: חבטת גב יד באחיזה של יד אחת
  1. טניס: חבטת הגשה

מאמרים רלוונטים נוספים

הפינה האולימפית: היהודי המהיר בעולם

08/06/2012

קרא עוד

הקשר הין כושר גופני לבין מבחני ריכוז בתלמידי חטיבת ביניים

29/03/2020

קרא עוד

השתתפות באליפות העולם באתלטיקה עד גיל 18 והצלחה כבוגרים, חלק ד'

02/09/2017

קרא עוד

פעילות ילדים בתנאי עומס חום

13/11/2011

קרא עוד

הפינה האולימפית, מקסיקו-סיטי 1968, חלק ג'

08/04/2017

קרא עוד

8 חברי מועדון 8.8, חלק ב'

12/08/2012

קרא עוד