Điểm tiếp xúc ở tốc độ 10.000 khung hình mỗi giây
Paul Hamori, MD
Điểm tiếp xúc thực sự kéo dài bao lâu?
Trong cuốn sách mới của tôi, The Art and Science of Ball Watching (link) tôi đã khám phá kỹ thuật quan sát bóng đặc biệt của Roger Federer. Cuốn sách nhằm tìm kiếm một phương pháp học cách nhìn điểm tiếp xúc - trong phạm vi giới hạn của sinh lý học và tốc độ truyền tín hiệu thần kinh. (link để xem bài viết trên TPA, dựa trên cuốn sách.)
Nhưng trong quá trình viết cuốn sách này, tôi cũng rất quan tâm đến cơ học của điểm tiếp xúc vợt với bóng. Điểm tiếp xúc thực sự kéo dài bao lâu và các loại dây và độ căng khác nhau có ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc không?
Thay đổi trong thời gian tiếp xúc có thể giải thích sự tăng tốc độ và xoáy cuộn của cú thuận tay ở cấp độ chuyên nghiệp trong quần vợt không? Và câu hỏi khác - điều này áp dụng như thế nào với những người chơi khác?
Rafael Nadal đã đạt trung bình hơn 3500 vòng/phút trên cú thuận tay trong suốt sự nghiệp của mình, cao hơn đáng kể so với hầu hết các tay vợt cùng thế hệ. Nhưng các tay vợt trẻ hiện nay đã bằng hoặc vượt qua con số này. Đồng thời, họ đã tăng tốc độ tối đa của cú thuận tay lên mức siêu âm.
Một nghiên cứu do TPA thực hiện bởi Jim Fawcette đã tìm thấy cú thuận tay của Matteo Berrittini đạt 129 dặm/giờ với 3930 vòng/phút. Alexander Zverev cũng đạt được con số tương tự, đánh cú thuận tay với tốc độ không thể tin được là 136 dặm/giờ với 3700 vòng/phút xoáy cuộn. (link để đọc nghiên cứu tiên phong của Jim.) Có thể điều đó liên quan đến thời gian tiếp xúc không?
Các loại dây và độ căng khác nhau có ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc không?
Tri thức thông thường
Các nguồn tôi sử dụng cho cuốn sách này khá đồng thuận về việc cho rằng thời gian tiếp xúc xảy ra trong khoảng 5 miligiây. Trong cuốn sách của mình, The Physics and Technology of Tennis, cuốn sách tham khảo uy tín nhất về chủ đề này, Howard Brody đã trích dẫn thời gian 5 miligiây.
Để đưa ra so sánh, hãy chia một giây thành 1000 phần bằng nhau, lấy 5 phần. Đó là thời gian tiếp xúc. So sánh với việc nháy mắt mất khoảng 200 miligiây - dài gấp 40 lần so với thời gian tiếp xúc bóng.
Vì vậy, 5 miligiây rất nhanh. Và mọi thứ về cú đánh của bạn đều được xác định trong khoảng thời gian nhỏ này.
Kết luận về thời gian 5 miligiây được trích dẫn bởi Brody dựa trên video tốc độ cao 2400 khung hình/giây từ Đại học Sheffield, Anh. Những nhà nghiên cứu này đã lấy vợt quần vợt và cố định đầu vợt ở vị trí cố định.
Sau đó, bằng cách sử dụng máy bắn bóng, họ bắn bóng vào vợt với tốc độ 90 dặm/giờ, ở góc 90 độ, thẳng vào lưới dây.
Điều này nhằm mô phỏng cú đánh quần vợt, nhưng không tính đến sự linh hoạt của vợt, tay, cổ tay, cánh tay trước, sự quay vòng, xoay và góc va chạm.
Cuộc sống thực tế
Giảm độ căng dây tăng thời gian tiếp xúc lên 20%.
Tôi giả thuyết rằng những yếu tố này có thể dẫn đến các con số khác nhau khi nghiên cứu điểm tiếp xúc trong các điều kiện thực tế - một quả bóng di chuyển và một vợt đang gia tốc được cầm bởi cánh tay con người. Vì vậy, tôi quyết định thực hiện các phép đo của riêng mình.
Tôi cũng quan tâm đến việc thời gian tiếp xúc có thay đổi hay không với các vợt khác nhau, các loại dây và độ căng khác nhau, bao gồm cả một trong những kỹ thuật đào tạo của tôi đã phát triển cho cuốn sách này sử dụng bóng rổ và vợt dây spaghetti.
Spaghetti strings là gì? Một phương pháp dây vợt hiện nay bị cấm trên tour, tăng đáng kể giá trị xoáy cuộn. link để đọc câu chuyện tuyệt vời của John Speakman về spaghetti strings là gì, nó được phát triển như thế nào và tại sao nó cuối cùng đã bị cấm.
Trong cuốn sách này, tôi ước tính rằng bóng rổ tăng gấp đôi thời gian tiếp xúc, và vợt dây spaghetti với bóng rổ tăng gấp đôi lần nữa. Đó là ước tính từ kinh nghiệm và tôi muốn có một số khoa học cứng rắn về nó.
Tôi cũng muốn điều tra xu hướng mới về việc dây vợt độ căng siêu thấp. Hiện nay, một số tay vợt chuyên nghiệp đang dây vợt ở mức độ căng hoặc dưới 50 pound, và một số thậm chí dưới 40 pound.
Có thể độ căng này tạo ra thời gian tiếp xúc lâu hơn với bóng không? Điều đó có ý nghĩa gì khi làm cho dây vợt làm việc trên bóng lâu hơn 20-30%?
Bóng rổ và dây spaghetti kéo dài thời gian tiếp xúc hơn gấp đôi.
Video tốc độ cao
Để có dữ liệu về chủ đề này, tôi cần video tốc độ cao. May mắn thay, tôi tìm thấy một chuyên gia địa phương có một mảng máy quay video tốc độ cao và ống kính, cùng với ánh sáng thích hợp - tất cả đều cần thiết cho video và ảnh chất lượng cao ở tốc độ khung hình cao.
Máy quay chúng tôi sử dụng là mô hình Phantom flex 4K, giá bán lẻ là 110.000 đô la - hoàn toàn ngoài tầm giá của tôi. Ngoài ra, các ống kính tốc độ cao và đèn sáng cao độ cũng là cần thiết. Và tất nhiên, chuyên môn để thiết lập tất cả và vận hành thiết bị cũng như hiểu cách chỉnh sửa video thành định dạng hữu ích. Đây không phải là một dự án tự làm.
Tôi giữ tất cả vợt quần vợt cũ của mình, vì vậy tôi lấy 6 vợt ra khỏi tủ. 2 vợt gỗ Wilson. 3 vợt graphite Wilson Pro Staff: một vợt 85 inch vuông, một vợt 95 inch vuông, và vợt Roger Federer Autograph 97 inch vuông. Và vợt hiện tại của tôi, một vợt Babolat Aero Pro Drive. Các loại dây và độ căng được sử dụng trong các vợt khác nhau được chi tiết trong bảng dưới đây.
Bóng Wilson extra duty mới được mở vào thời điểm quay. Các quả bóng được bắn bởi máy bắn bóng với tốc độ phù hợp cho người chơi 4-4.5.
Sau đó, áp lực lên tôi. Tôi phải đánh cú thuận tay, cú thuận tay volley và serve dưới ánh sáng mạnh nhất với một nửa mắt của câu lạc bộ đang nhìn chằm chằm vào tôi. Điều đó đã mang lại cho tôi sự tôn trọng mới đối với những gì diễn viên phải trải qua.
Với tất cả các vợt và biến thể dây, quả bóng bị hút vào lưới dây thay vì trượt.
Kết quả
Vậy tôi tìm thấy gì? Đầu tiên, với tất cả các vợt và biến thể dây, phim chậm thực sự cho thấy quả bóng bị hút sâu vào lưới dây với sự vắng mặt của bất kỳ sự trượt nào trên mặt vợt - trái ngược với những gì nhiều người tin tưởng và cũng là những gì tôi đã mong đợi.
Quả bóng bị nén xuống khoảng một nửa kích thước bình thường của nó. Khi thoát khỏi dây, quả bóng dao động như một mảnh jello, trở nên gần như hình bầu dục trước khi khôi phục hình cầu của nó.
Trong High Speed Archives, có hàng chục ví dụ về những va chạm này trên các quả bóng được đánh bởi các tay vợt chuyên nghiệp, cũng được quay với tốc độ khung hình siêu cao. (link.)
Bạn cũng có thể thấy sự xoay vòng hoặc xoay trên khung của vợt gỗ, nhất quán với cách bạn cảm thấy chúng uốn cong khi bạn đánh bóng. Tôi cũng ngạc nhiên với lượng lưới dây dao động sau cú đánh - 5 hoặc 6 chu kỳ dao động đến và đi.
Một cú thuận tay từ High Speed Archive ở tốc độ 10.000 khung hình mỗi giây.
Video đã tiết lộ gì? Bảng dưới đây tổng kết kết quả về thời gian tiếp xúc. Không phải tất cả dữ liệu đều phù hợp hoàn hảo, nhưng theo các khái niệm chung thì thời gian tiếp xúc thực sự ngắn hơn so với con số được công bố chung là 5 miligiây. Chúng gần hơn với 4 miligiây.
Vì vậy, với các vợt độ căng bình thường, thời gian tiếp xúc thấp hơn 20% so với con số được công bố. Nhưng giảm độ căng đáng kể đã tăng thời gian tiếp xúc, lên đến 20% hơn.
Một sự tăng 20% là rất lớn trong bất kỳ môn thể thao nào. Trong quần vợt, đó là sự khác biệt giữa một cú serve 100 dặm/giờ và một cú serve 120 dặm/giờ. Vì vậy, thời gian tiếp xúc bổ sung phải có tác động đến các đặc tính bay của quả bóng sau khi vợt.
Bóng rổ
Như tôi đã dự đoán, bóng rổ có thời gian tiếp xúc gấp gần như đôi so với quả bóng và vợt thông thường, 7,3 miligiây so với 4,1 miligiây. Và bóng rổ cùng với vợt dây spaghetti có thời gian tiếp xúc dài nhất - một con số kinh ngạc là 9,1 miligiây, 2,5 lần hơn thời gian tiếp xúc ngắn nhất với vợt và bóng thông thường.
Thời gian tiếp xúc của cú thuận tay thông thường
Vợt Dây và Cú thuận tay Cú thuận tay volley Cú serve Độ căng thời gian tiếp xúc thời gian tiếp xúc thời gian tiếp xúc thời gian Babolat Aero RPM Blast, 67 lbs 3,8 ms 3,75 ms 4,0 ms Pro Drive
Babolat Aero RPM Blast, 37 lbs 4,9 ms 4,1 ms 4,0 ms Pro Drive
Jack Kramer Nylon, 54 lbs 4,5 ms
Prostaff
Jack Kramer Gut, 52 lbs 4,5 ms 3,9 ms Autograph
Prostaff 85 RPM Blast, 54 lbs 3,6 ms
Prostaff 85 Gut, 54 lbs 4,5 ms
Prostaff 95 Big Banger, 52 lbs 4,4 ms
Prostaff 95 Gut, 54 lbs 4,6 ms
Prostaff 97 Gut, 54 lbs 4,3 ms 4,1 ms 3,7 ms
Prostaff 85 Spaghetti-strung, 7,0 ms 6,7 ms 5,6 Spaghetti 35 lbs
Thời gian tiếp xúc của bóng rổ
Vợt Dây và Bóng rổ Độ căng thời gian tiếp xúc Babolat Aero Pro RPM Blast, 67 lbs 7,3 ms Drive
Prostaff 85 Spaghetti-strung, 9,1 ms 35 lbs
Cú thuận tay thông thường có thời gian tiếp xúc dài nhất. Thời gian tiếp xúc của cú volley ngắn hơn một chút so với các cú đánh mặt đất. Cú serve ngắn hơn một chút so với cú volley. Ví dụ, sử dụng vợt Wilson Pro staff 97 RF dây bằng da với độ căng 54 lbs, thời gian tiếp xúc của cú thuận tay là 4,3 miligiây, cú thuận tay volley là 4,1 miligiây, và cú serve là 3,7 miligiây.
Thời gian tiếp xúc của cú đánh serve ngắn hơn so với cú thuận tay (forehand) hoặc cú đánh bóng bay (volley).
Về loại dây vợt, dây sợi (gut) có thời gian tiếp xúc lâu hơn so với dây poly. Với vợt Wilson Prostaff 85 (vợt của Sampras), thời gian tiếp xúc với dây poly là 3,6 miligiây, trong khi với dây sợi là 4,5 miligiây. Dây nylon thông thường ở mức trung bình giữa dây sợi và poly, đạt 4,5 miligiây trong vợt Kramer wood Pro Staff.
Khoảng cách vận chuyển
Vậy làm thế nào để tay vợt sử dụng thông tin này? Không chỉ là những tay vợt chuyên nghiệp, mà cả những tay vợt thường.
Khi thời gian tiếp xúc trung bình khoảng 4 miligiây, điều này tương đương với khoảng cách vận chuyển khoảng 1 inch. Đây là khoảng cách vợt di chuyển trong khi bóng đang ở trên dây. Vậy nên, toàn bộ cú đánh của bạn đều xoay quanh 1 inch mà bạn giữ bóng trên vợt.
Giảm độ căng dây từ 67 pound xuống 37 pound đã tăng thời gian tiếp xúc lên khoảng 1 miligiây. Điều này tương đương với khoảng 1/4 inch thêm thời gian vận chuyển.
Hầu hết những tay vợt chuyên nghiệp đang hướng đến sử dụng 100% dây poly, mặc dù một số người đang sử dụng dây lai (hybrid) - dây sợi ở một hướng và dây poly ở hướng khác. Điều này có thể giải thích tại sao hầu hết những tay vợt chuyên nghiệp đang hướng đến sử dụng độ căng dây thấp hơn.
Họ cảm thấy họ có thể làm nhiều hơn với bóng với thời gian tiếp xúc lâu hơn. Và ở vận tốc bóng cao hơn trong nghiên cứu của chúng tôi, thời gian tiếp xúc và khoảng cách vận chuyển có thể còn dài hơn.
Khoảng cách vận chuyển ở 4 miligiây khoảng 1 inch và dài hơn với độ căng dây thấp hơn.
Trong số phát hành tháng trước (link), Jim Fawcette mô tả vận tốc và xoáy cuộn đáng kinh ngạc mà những tay vợt chuyên nghiệp hiện tại đang đạt được. Họ đang phá vỡ giới hạn trước đó.
Hai tay vợt đánh mạnh nhất là Alexander Zverev và Marco Berettini, như đã được trích dẫn ở trên. Zverev sử dụng dây lai ở độ căng 50,6 pound, trong khi Berettini sử dụng dây poly ở độ căng 51 pound.
Như tôi đã nói trong cuốn sách, bóng rổ là một công cụ luyện tập tuyệt vời vì chúng giúp bạn giữ bóng trên vợt gần gấp đôi thời gian mà video tốc độ cao đã chứng minh. Nếu bạn đang chuẩn bị ấm lên trong sân ngắn, tôi đề nghị bạn làm điều đó với một quả bóng rổ. Điều này sẽ cho phép bạn đánh cú đánh bình thường của mình và tinh chỉnh cảm giác của bạn về bóng.
Tôi hy vọng bạn thấy thông tin này hữu ích. Mặc dù bạn cần cẩn thận với cánh tay và dây poly, nhưng điểm chính là bạn có thể tạo ra thời gian tiếp xúc lâu hơn và thử nghiệm xem chúng ảnh hưởng như thế nào đến việc đánh bóng của bạn.
Hãy theo dõi! Trong bài viết tiếp theo của tôi, tôi sẽ phân tích sự nảy của bóng - ở tốc độ 10.000 khung hình mỗi giây.
Tôi bắt đầu viết cuốn sách là cơ sở cho bài viết này - The Art and Science of Ball Watching - vào tháng 8 năm 2019 và hoàn thành nó vào tháng 1 năm 2021. Tuy nhiên, về một nghĩa nào đó, tôi đã làm việc trên nó từ khi tôi bắt đầu chơi quần vợt năm năm mươi lăm tuổi, lúc đó tôi năm tuổi. Trong trường trung học, tôi đã chơi bốn năm quần vợt varsity cùng với các giải đấu quần vợt trẻ được chứng nhận của USTA. Tôi có thể đã đạt đến mức 4,5-5,0. Tôi đã cân nhắc việc chơi quần vợt đại học nhỏ, nhưng vào thời điểm đó tôi đã mệt mỏi với môn thể thao này và biết rằng các nghiên cứu y học tiên tiến của tôi sẽ không cho phép thời gian cho quần vợt đại học.
Nhưng quần vợt đã nằm trong máu tôi, và tôi bắt đầu chơi lại với sự đam mê sau khi tốt nghiệp y khoa. Trong thời gian này, tôi thực sự bắt đầu nghiên cứu các khía cạnh kỹ thuật của trò chơi.
Ý tưởng của tôi cho cuốn sách bắt đầu với các ý tưởng kỹ thuật mà tôi đã thảo luận bằng cách xem các tay vợt xuất sắc trong nhiều thế hệ. Cuối cùng, tôi kết luận rằng tiếp xúc tốt giữa vợt và bóng phụ thuộc vào việc quan sát bóng tốt. Tôi viết cuốn sách để tự học cách nhìn tiếp xúc giữa vợt và bóng và hy vọng nó có thể giúp bạn làm điều tương tự.
3D Serve Wind-up | Biomechanics Index | Bounce at 10,000 FPS