Điểm ngọt vợt quần vợt › Vợt, bóng và mặt sân quần vợt hiện đại
Vợt, bóng và mặt sân quần vợt hiện đại
← Quay lại tất cả chương trong Điểm ngọt vợt quần vợt
Vợt, bóng và mặt sân quần vợt hiện đại
Bởi Brody, Cross, et al.
Tóm tắt
Vợt hiện đại đã thúc đẩy sự thay đổi phong cách chơi từ phong cách kỹ thuật sang phong cách đặc trưng bởi sức mạnh và xoáy. Sự kết hợp giữa độ cứng tăng lên của vợt hiện đại và xu hướng bóng quần vợt trở nên cứng hơn đã dẫn đến sự tăng lên của sự truyền tải xung kích từ vợt đến tay vợt, điều này có thể là một yếu tố chính gây ra gãy gân tay vợt.
Sự thiếu hụt nghiên cứu chuyên sâu về quần vợt về giày và mặt sân khiến việc liên kết các đặc tính của chúng với chấn thương chi dưới làm khó khăn, mặc dù, như tương tác của chúng trực tiếp ảnh hưởng đến độ lớn của lực mà tay vợt phải chịu, một liên kết như vậy dường như hợp lý. Từ khóa: quần vợt, trang bị, hiệu suất, chấn thương Hiệu suất trong nhiều môn thể thao được ảnh hưởng đến một mức độ nào đó bởi trang bị sử dụng.
Quần vợt là một trong những môn thể thao đó, và là bất thường trong đó có nhiều trang bị ảnh hưởng đến nó. Các trang bị chính bao gồm vợt, bóng, mặt sân và giày. Bài báo này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các vấn đề liên quan đến hiệu suất của trang bị quần vợt. Đến:
Vợt
Cho đến những năm 1970, vợt được làm từ gỗ—thường là gỗ sồi và gỗ bạch đàn. Tất cả đều có kích thước 27 × 9 inch (68,6 × 22,9 cm), điều này phụ thuộc vào giới hạn ứng suất của gỗ. Vợt hiện đại được chế tạo chủ yếu từ graphite, các sợi graphite được cuốn quanh khuôn vợt và để khô cứng.
Điều này đã cho phép các kỹ sư vợt thiết kế khung vợt bằng cách xem xét vật lý của pha đánh mà không bị hạn chế bởi giới hạn cấu trúc của gỗ.1 Điều này đã mang lại những thay đổi ngay lập tức và đáng kể về các tính chất vật lý và đặc điểm chơi. Thay đổi nổi bật nhất là tăng kích thước đầu vợt, điều này trở nên có thể vì vật liệu mới có độ mạnh hơn.
Vợt dài 32 inch đã được sản xuất (trước đây không thể thực hiện được với gỗ vì giới hạn ứng suất sẽ bị vượt quá, dẫn đến biến dạng), vì vậy Liên đoàn Quần vợt Quốc tế đã phản hồi bằng cách giới hạn kích thước vợt thành 29 × 12,5 inch (73,7 × 31,8 cm). Hình 11 hiển thị sự khác biệt tương đối về kích thước giữa vợt gỗ và vợt graphite. Hình 1 Vợt gỗ và graphite.
Thay đổi quan trọng thứ hai là giảm khối lượng, vì gỗ có mật độ đáng kể hơn so với vật liệu tổng hợp hiện đại. Khối lượng vợt đã giảm từ khoảng 400 g xuống còn 250 g ngày nay, mặc dù kích thước lớn hơn (bảng 11).). Có thể làm cho vợt nhẹ hơn nữa, nhưng điều này sẽ không có ích, vì việc chuyển động lượng sẽ không hiệu quả nếu vợt quá nhẹ.
Bảng 1 So sánh các đặc tính trung bình giữa vợt gỗ và vợt tổng hợp3 Mở trong cửa sổ riêng. Giảm khối lượng này có tác dụng phụ quan trọng là tay vợt có thể đánh vợt nhanh hơn, điều này tạo ra tốc độ va chạm cao hơn, dẫn đến tốc độ bóng nhanh hơn. Tốc độ đánh cũng là một hàm của phân bố khối lượng: với bất kỳ khối lượng vợt nào, đặt nhiều khối lượng đó gần tay cầm vợt sẽ cho phép đánh vợt nhanh hơn.
Ngược lại, nếu nhiều khối lượng hơn gần đầu vợt, sẽ khó đánh vợt hơn. Đã được chứng minh rằng mô-men động lượng góc ngược với tốc độ đánh.2 Bằng cách rộng hơn, vợt hiện đại có mô-men động lượng góc cực đại (kháng lực của vợt đối với sự quay quanh trục dài của nó) lớn hơn, điều này làm cho vợt dễ chịu hơn với các cú đánh lệch tâm. Những thay đổi này đã chắc chắn giúp các tay vợt mới thành công nhanh hơn.
Lợi ích của vợt hiện đại không chỉ giới hạn ở tay vợt mới. Mặc dù vợt nặng hơn sẽ tạo ra tốc độ bóng nhanh hơn, nếu vợt nhẹ hơn, nó có thể được đánh nhanh hơn, điều này hơn là bù đắp cho sự mất mát về khối lượng. Vì các cú đánh nhanh hơn ít có khả năng được trả lại hơn, tay vợt thường đánh bóng với lực mạnh nhất có thể. Vì vậy, vợt có cùng khối lượng với vợt gỗ không còn được sản xuất nữa. Mặc dù nhẹ hơn, vợt hiện đại cũng cứng hơn vợt gỗ.
Kết quả là chúng biến dạng ít hơn, và do đó ít năng lượng bóng hơn được tiêu thụ trong việc uốn vợt (điều này không quan trọng lắm nếu bóng va chạm gần trung tâm của dây). Vợt cứng nhất cũng sẽ uốn một phần nào đó, và có mối quan hệ lý thuyết giữa độ cứng và tốc độ bóng. Khi bóng rời khỏi giường dây, vận tốc đầu vợt sẽ ảnh hưởng đến tốc độ bóng.
Nếu vợt di chuyển theo hướng ngược lại với bóng khi tách ra, thì tốc độ bóng sẽ thấp hơn so với khi chúng di chuyển theo cùng một hướng. Thời gian tiếp xúc bóng/vợt khoảng 5–6 mili giây, điều này có nghĩa là vợt cần rung động với tần số 166–200 Hz để hướng di chuyển của vợt và bóng giống nhau khi tách ra. Vợt gỗ cũ rung động ở khoảng 90 Hz,3 trong khi vợt hiện đại có thể được làm rung động ở tần số lên đến 200 Hz.
Điều rõ ràng từ việc xem bất kỳ trận đấu quần vợt chuyên nghiệp nào là trò chơi ngày nay dựa trên sức mạnh. Càng nhanh tay vợt có thể đánh bóng, càng ít khả năng đối thủ có thể trả bóng. Một quả bóng nhanh hơn sẽ có xu hướng đi xa hơn một quả bóng chậm hơn, vì vậy tay vợt phải sử dụng nhiều xoáy cuộn để giữ bóng trong trận đấu (ít thông tin được biết về cơ chế tạo xoáy).
Bởi vì kích thước lớn hơn, xoáy cuộn dễ dàng hơn trên vợt hiện đại, điều này có lẽ đã đóng góp vào phong cách chơi ngày nay dựa trên đánh mạnh. Sức mạnh không phải là hằng số ở tất cả các điểm trên mặt vợt. Các đặc tính vật lý được mô tả ở trên đóng góp vào sự xuất hiện của điều đã được biết đến như "điểm ngọt". Ba điểm ngọt đã được mô tả. Nút. Đây là nơi rung động đến tay tối thiểu. Rung động được tạo ra khi bóng va chạm với vợt.
Lượng rung động phụ thuộc vào độ cứng của vợt (vợt cứng hơn tạo ra biên độ thấp hơn và tần số cao hơn) và vị trí va chạm. Một quả bóng va chạm với vợt sẽ gây ra rung động, biên độ của nó sẽ bằng không tại nút. Có một nút tương ứng trong tay cầm nơi cũng sẽ không có rung động. Nếu tay vợt nắm vợt tại nút, thì sẽ không có rung động vợt được cảm nhận và cú đánh sẽ cảm thấy "ngọt ngào".
Nhiều tay vợt sử dụng các thiết bị giảm rung để giảm sự bất tiện cho các cú đánh lệch nút. Nghiên cứu4 đã cho thấy các đầm lầy được gắn vào dây là hiệu quả trong việc giảm rung động của dây, nhưng có ít tác dụng đối với khung vợt. Trung tâm rung động. Các cú đánh tại vị trí này không tạo ra gia tốc của tay cầm trong tay, và do đó không có "sốc" được truyền đến tay vợt. Trung tâm rung động thường nằm gần tay cầm hơn nút.
Hệ số hồi phục tối đa. Đây là vị trí trên dây tại đó tốc độ bóng tối đa được tạo ra. Đối với vợt đứng yên, hệ số hồi phục tối đa được tìm thấy tại trung tâm khối lượng, nhưng di chuyển về phía đầu khi vợt được đánh.5 Vì vậy, đây không thực sự là một điểm ngọt.
Bởi vì các vị trí được mô tả ở trên không trùng nhau, điểm ngọt hơn là một "khu vực ngọt", với sức mạnh đạt đỉnh ở trung tâm đầu vợt và giảm dần về phía đầu và cổ. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là tốc độ bóng tối đa sẽ luôn luôn được tạo ra từ việc đánh tại điểm mà sức mạnh đạt đỉnh. Cách mà vợt được đánh cũng quan trọng.
Đối với một cú đánh đất, đầu vợt cách trục quay khá xa, và do đó không có nhiều khác biệt giữa tốc độ của cổ và đầu. Tuy nhiên, đối với một cú đánh phát, trục quay nằm gần đầu vợt hơn, và do đó có sự khác biệt tương đối lớn về tốc độ giữa cổ và đầu. Vì vậy, đánh bóng gần đầu vợt, nơi tốc độ vợt cao nhất, hơn là bù đắp cho sự mất mát về sức mạnh do đánh xa khỏi điểm ngọt.
Vì vậy, các tay vợt hàng đầu thường đánh bóng về phía đầu vợt khi phát bóng, và gần trung tâm đầu vợt cho các cú đánh đất. Sự quan trọng của sức mạnh vợt đã được xem xét bởi Haake et al,6 người đã cho thấy số lượng trả bóng tốt giảm và số lượng ace tăng khi tốc độ phát bóng tăng, đặc biệt là đối với tốc độ phát bóng trên 100 mph (hình 22).).
Hình 33 hiển thị rằng tốc độ phát bóng đã tăng dần trong những năm gần đây, xu hướng này một phần do vợt quần vợt hiện đại, và các cơ quan quản lý đang theo dõi chặt chẽ. Hình 2 Mối quan hệ giữa tốc độ phát bóng và số lượng trả bóng tốt.6 Hình 3 Tốc độ trung bình của 20 tay vợt phát bóng nhanh nhất tại các sự kiện Grand Slam kể từ năm 2002. Thay đổi trong cấu trúc vợt làm cho việc bỏ qua đóng góp của dây vợt đối với hiệu suất vợt trở nên dễ dàng.
Bóng thường không chạm vào khung vợt; tất cả tiếp xúc đều với dây. Có nhiều biến số ảnh hưởng đến hiệu suất của dây vợt, các biến số quan trọng nhất là vật liệu, độ căng, độ dày và độ nhám. Ví dụ, thường được chấp nhận rằng độ căng dây thấp tạo ra nhiều sức mạnh, trong khi độ căng cao hơn mang lại nhiều kiểm soát hơn.
Điều này là vì hầu hết năng lượng mất trong tiếp xúc vợt/bóng nằm trong bóng, bóng trả lại khoảng 50% năng lượng trước va chạm, trong khi dây vợt hiệu quả hơn nhiều, đạt 90–95% năng lượng hiệu quả. Khi chúng va chạm, cả bóng và dây đều biến dạng. Nếu nhiều năng lượng hơn có thể được lưu trữ trong dây vợt, thì va chạm sẽ hiệu quả hơn và nhiều năng lượng hơn sẽ được trả lại.
Bằng cách giảm độ căng dây, giường dây biến dạng nhiều hơn và bóng biến dạng ít hơn, do đó trả lại nhiều năng lượng hơn. Lý do cho việc độ căng dây cao tạo ra nhiều kiểm soát không được thiết lập tốt. Các cú đánh lệch tâm có thể giữ chìa khóa.7 Bóng có thời gian tiếp xúc dài hơn trên vợt được căng độ thấp hơn so với vợt được căng độ cao hơn, điều này tạo ra xoắn nhiều hơn, dẫn đến góc phản xạ lỗi lớn hơn.
Đã được ghi nhận bởi Brody7 rằng tốc độ bóng ra đi thấp hơn trong các cú đánh lệch trục có thể làm tăng thêm vấn đề kiểm soát. Một trường phái khác cho rằng độ căng cao hơn giảm sự di chuyển tương đối của dây vợt, tạo ra hướng phản xạ dự đoán được hơn. Mặc dù công nghệ vợt hiện đại đã mang lại nhiều hiệu ứng tích cực, nhưng có thể tranh luận rằng tỷ lệ chấn thương đã tăng lên là do kết quả của nó.
Bằng chứng phiêu lưu cho thấy hầu hết các chấn thương ở cánh tay trên là mãn tính, được phát triển qua thời gian thông qua sự lặp lại. Mặc dù bằng chứng nghiên cứu vẫn chưa được sản xuất, nhưng không có lý do để không cho rằng xu hướng tăng sức mạnh chịu trách nhiệm cho số lượng chấn thương tăng lên trong trò chơi ngày nay. Có rất ít bằng chứng về chấn thương cấp tính đối với tay vợt quần vợt.
Ví dụ, độ cứng tăng của vợt hiện đại có nghĩa là vợt rung động nhanh hơn, điều này đã được đề xuất liên kết với gân tay quần vợt. Mặc dù kích thước đầu lớn hơn cho phép các cú đánh lệch tâm xa hơn trục trung tâm của vợt thành công, nhưng chúng cũng tạo ra lực xoắn (lực xoắn) của vợt trong tay cao hơn. Lực xoắn này phải được chống lại bởi các cơ bắp cánh tay, những cơ này được tải lệch tâm.
Đã được đề xuất đây là nguyên nhân gây vi thương tổn cho các cơ duỗi của cổ tay, điều này là một nguyên nhân có thể của gân tay quần vợt. Đến:
Bóng
Cấu trúc cơ bản của quả bóng quần vợt đã không thay đổi nhiều trong nhiều năm. Từ bản chất, quả bóng được tạo thành từ một vỏ hình cầu gọi là "lõi" được tạo thành từ hai nửa cầu và được phủ bằng hai mảnh vải. Lõi chủ yếu được chế tạo từ cao su, nhưng cũng chứa nhiều chất phụ gia để tạo ra các tính chất mong muốn. Truyền thống, tất cả các quả bóng quần vợt đều được phủ bằng vải "melton" dệt, là sự pha trộn giữa len và nylon.
Gần đây, vải kim đã được sử dụng như một lớp phủ, ít bền hơn và rẻ hơn để sản xuất. Tùy thuộc vào loại bóng được sản xuất, áp suất bên trong thường dao động từ 0 đến 15 psi (0–103 kPa) so với áp suất khí quyển. Bóng nhận được các đặc tính chơi từ sự kết hợp giữa cấu trúc lõi, loại vải và áp suất bên trong.
Các Quy tắc quần vợt9 yêu cầu bóng phải vượt qua bốn bài kiểm tra (khối lượng, kích thước, khả năng chống nén và độ nảy) để được phê duyệt, một số trong đó đã không thay đổi kể từ khi được giới thiệu. Ví dụ, bài kiểm tra độ nảy, trong đó một quả bóng phải nảy lên cao từ 53–58 inch (134,6–147,3 cm) khi rơi từ độ cao 100 inch (2,54 m), đã giống như vậy kể từ khi được giới thiệu vào năm 1925.
Tuy nhiên, quy tắc nén đã thay đổi theo thời gian, khiến các quả bóng trở nên "cứng hơn"—tức là, chịu được nén nhiều hơn trong quá trình va chạm với vợt hoặc mặt sân. Bảng 22 hiển thị phạm vi cho phép cho nén, đo lường sự biến dạng dưới tải trọng 8,192 kg trong một chu kỳ tải/giải tải. Bảng 2 Thay đổi trong quy cách cho nén bóng quần vợt Mở trong cửa sổ riêng Bảng 2 Thay đổi trong quy cách cho nén bóng quần vợt Mở trong cửa sổ riêng Tất cả các giá trị đều tham chiếu đến loại 2 bóng. Một số loại bóng mới đã được giới thiệu trong những năm gần đây.
Bóng không áp suất có cùng các tính năng chơi như bóng tiêu chuẩn có áp suất, nhưng, như tên gọi của nó, áp suất bên trong của nó bằng với áp suất khí quyển. Để bù đắp cho các tác động của áp suất bên trong giảm xuống đối với các đặc tính nảy của nó, bóng không áp suất thường có lõi dày hơn và do đó có được một tỷ lệ lớn hơn các tính chất nảy từ cao su.
Loại 1 bóng giống hệt với bóng tiêu chuẩn, ngoại trừ việc nó cứng hơn—tức là, chịu được nén nhiều hơn. Theo Quy tắc quần vợt, loại 1 bóng được khuyến nghị sử dụng trên các mặt sân chậm hơn như đất nện, nơi các đặc tính chơi của nó cho phép một trận đấu nhanh hơn. Loại 3 bóng lớn hơn 6–8% so với loại 2 bóng nhưng giống hệt về mọi mặt khác.
Hiệu ứng chính của sự khác biệt này là bóng loại 3 tạo ra nhiều lực cản không khí cho cùng một tốc độ, dẫn đến sự giảm tốc độ lớn hơn khi nó bay qua không trung. Do đó, bóng loại 3 có xu hướng làm chậm trò chơi, vì nó mất thời gian hơn để đến đối thủ. Bóng này được khuyến nghị sử dụng trên các mặt sân nhanh hơn và cho những người đang học trò chơi để cho họ thêm thời gian chuẩn bị cho các cú đánh.
Bóng cao độ được thiết kế để nảy thấp hơn so với bóng loại 2, điều này được thực hiện bằng cách giảm áp suất bên trong, thao tác các tính chất đàn hồi của lõi chính nó, hoặc sự kết hợp của cả hai. Khi được kiểm tra ở mực nước biển, chiều cao nảy của bóng cao độ phải là 48–53 inch (121,9–134,6 cm).
Mật độ không khí giảm ở độ cao có nghĩa là sự khác biệt tương đối giữa áp suất bên trong và bên ngoài được tăng lên, và do đó, độ nảy của bóng cao độ tương đương với độ nảy của bóng tiêu chuẩn ở mực nước biển. Bảng 33,, được tái hiện từ Quy tắc quần vợt,9 hiển thị tóm tắt các tính chất của bóng quần vợt. Bảng 3 Tóm tắt các tính chất của bóng quần vợt Mở trong cửa sổ riêng *Bóng này có thể có áp suất hoặc không áp suất.
Bóng không áp suất sẽ có áp suất bên trong không lớn hơn 1 psi (7 kPa) và có thể được sử dụng cho chơi ở độ cao cao hơn 4000 feet (1219 m) trên mực nước biển và phải được làm quen trong 60 ngày hoặc hơn tại độ cao của giải đấu cụ thể. †Bóng này cũng được khuyến nghị cho chơi ở độ cao cao trên bất kỳ loại mặt sân nào trên 4000 feet (1219 m) trên mực nước biển. ‡Bóng này có áp suất và là bóng bổ sung được chỉ định cho chơi ở độ cao cao trên 4000 feet (1219 m) trên mực nước biển. §Sự biến dạng sẽ là trung bình của một đọc đơn lẻ dọc theo mỗi trong ba trục vuông góc. Không hai đọc cá nhân nào sẽ khác nhau hơn 0,030 inch (0,076 cm). Quả bóng quần vợt đi qua ba giai đoạn khác nhau trong một cú đánh bình thường: va chạm vợt/bóng; quỹ đạo bay qua không trung; bóng/mặt sân va chạm (mặc dù điều này không áp dụng cho một cú volley). Va chạm bóng/mặt sân được theo sau bởi một quỹ đạo thứ hai, xem xét của nó giống hệt với trước khi va chạm mặt sân.
Các đặc tính chung của va chạm giữa quả bóng và vợt đã được xem xét trong phần trước, mặc dù không đề cập đến việc đặc tính va chạm bóng phụ thuộc vào tốc độ. Một đánh giá rộng rãi10 đã tìm thấy rằng hệ số phục hồi cho một quả bóng quần vợt loại 2 trên một mặt cứng dao động từ 0,75 tại 7 m/s và 0,40 tại 45 m/s (hình 44).). Điều này tương ứng với năng lượng trả lại là 56% (7 m/s) và 16% (45 m/s).
Các con số này sẽ cao hơn một chút cho các va chạm giữa quả bóng và vợt (khoảng 25% tại 45 m/s),3 vì một phần năng lượng được hấp thụ bởi dây, được trả lại hiệu quả hơn. Tuy nhiên, sự bất hiệu quả tương đối của quả bóng so với dây và mặt sân quần vợt được phóng đại ở tốc độ va chạm cao hơn, và người chơi trải nghiệm kết quả giảm dần cho nỗ lực bổ sung của họ. Quy tắc quần vợt chỉ yêu cầu kiểm tra nảy ở tốc độ va chạm khoảng 7 m/s.
Hình 4 Mối quan hệ giữa hệ số phục hồi và tốc độ va chạm cho các quả bóng quần vợt tiêu chuẩn.10 Đã được ghi nhận rằng quần vợt hiện đại được đặc trưng bởi sức mạnh và xoáy. Những yếu tố này được liên kết với nhau trong đó các quả bóng đánh nhanh hơn yêu cầu nhiều xoáy hơn để giữ chúng trong trò chơi. Hiện tượng này, được gọi là hiệu ứng Magnus, được tạo ra bởi sự phân ly không đối xứng của không khí chảy qua mỗi bên của quả bóng khi nó bay qua không trung.
Không khí đi qua bên của quả bóng mà xoáy theo cùng một hướng sẽ tiếp xúc với quả bóng lâu hơn so với bên kia, dẫn đến sự lệch lạc của "đuôi". Lực được áp dụng lên quả bóng bởi không khí hoạt động theo hướng ngược lại với hướng mà đuôi bị lệch lạc. Do đó, quả bóng xoáy lên sẽ chịu một lực tác động xuống, đưa quả bóng trở lại sân nhanh hơn.
Xoáy càng nhiều được áp dụng, lực được tạo ra càng lớn, và do đó quả bóng sẽ trở lại mặt sân nhanh hơn. Do đó, các quả bóng có nhiều xoáy hơn có thể đánh mạnh hơn và vẫn ở trong trò chơi. Các đặc tính khí động học của bóng quần vợt thay đổi khi chúng bị mòn và nhiều vải bị mất khỏi bề mặt.
Đã được chứng minh rằng lực nâng và lực cản giảm với sự mòn,11 có nghĩa là, với cùng các điều kiện ban đầu, các quả bóng bị mòn sẽ gặp "đòn bẩy kép" của bay nhanh hơn qua không trung và tạo ra ít lực hướng xuống để giữ chúng trong trò chơi. Khi va chạm với mặt sân, quả bóng nhận được xoáy, lượng xoáy phụ thuộc vào ma sát được tạo ra giữa quả bóng và mặt sân.
Mã sát là một hàm của các vật liệu mà quả bóng và mặt sân được chế tạo, nhưng cũng là lực được áp dụng giữa chúng. Sự biến đổi giữa các vật liệu mặt sân tương đối lớn, và do đó nó có ảnh hưởng lớn nhất đến bản chất của va chạm. Điều này sẽ được xem xét chi tiết hơn trong phần tiếp theo. Rất khó để gán chấn thương quần vợt cho quả bóng, vì các tay vợt chuyên nghiệp sử dụng nhiều thương hiệu khác nhau, thường xuyên thay đổi hàng tuần, vì vậy bất kỳ tác động nào cũng bị "làm sạch" bởi sự biến đổi.
Các báo cáo truyền miệng, tuy nhiên, cho thấy rằng người chơi nhạy cảm với sự khác biệt giữa các thương hiệu. Một phương pháp mà "cảm giác" có thể được lượng hóa đã được đề xuất.12 Điều này liên quan đến việc vẽ độ cứng động học so với hệ số phục hồi. Những quả bóng có độ cứng cao và hệ số phục hồi cao được đặc trưng là cảm thấy tốt hơn những quả bóng có độ cứng thấp và hệ số phục hồi thấp, mặc dù phải lưu ý rằng nghiên cứu không liên kết với chấn thương người chơi.
Thời gian tiếp xúc đã được sử dụng như một đo lường cho độ cứng động học bởi Haake et al,12 và do đó các quả bóng cứng hơn là những quả bóng có thời gian tiếp xúc ngắn hơn. Do đó, có thể các quả bóng cảm thấy tốt hơn cũng liên quan đến sự truyền tải xung kích lớn hơn đến người chơi. Đến:
Mặt sân
Sau khi phát minh trò chơi quần vợt hiện đại vào cuối thế kỷ 19, nó chủ yếu được chơi trên cỏ trong nhiều năm, cho đến khi giới thiệu acrylic vào những năm 1940 và đất nện vào những năm 1950. Đây là những mặt sân phổ biến nhất mà quần vợt được chơi ngày nay. Cỏ và đất nện được coi là "mặt sân tự nhiên".
Mặt sân cỏ được cấu tạo từ cỏ trồng trên một lớp đất, và mặt sân đất nện được cấu tạo từ các lớp đá nghiền có đường kính giảm dần, được phủ lên một vật liệu mịn như đá nghiền (ví dụ: gạch nghiền). Các mặt sân acrylic sử dụng nhựa đường và/hoặc bê tông làm lớp nền, trên đó có thể được phủ một lớp crumb rubber tùy chọn làm đệm giảm chấn và giảm lực tác động truyền đến người chơi. Mặt sân chơi trên cùng được tạo từ sơn acrylic trộn với cát.
Cấu trúc của một sân quần vợt rất quan trọng trong việc xác định hành vi của quả bóng và chuyển động của người chơi. Giảm chấn và ma sát là hai thuộc tính quan trọng nhất đối với người chơi, nhưng ma sát lại quan trọng hơn cho tương tác bóng/mặt sân, vì mặt sân thường cứng hơn quả bóng và đóng vai trò ít trong hành vi của nó. Tương tác ma sát giữa quả bóng và mặt sân ảnh hưởng đến "tốc độ" của sân.
Ma sát cao sẽ tạo ra sự mất tốc độ quả bóng lớn hơn trong quá trình tiếp xúc, và do đó là một sân "chậm". Ma sát thấp tạo ra hiệu ứng ngược lại. Đối với mặt sân cỏ, chiều cao nảy dọc có thể thấp hơn so với các mặt sân khác, đặc biệt là nếu mặt sân mềm do mưa. Điều này giảm thời gian giữa lần nảy đầu tiên và lần nảy thứ hai, mà người chơi cũng có thể cảm nhận như một mặt sân "nhanh". Về người chơi, mọi thứ lại khác nhau một chút.
Mặc dù mặt sân đất nện có hệ số ma sát cao nhất với quả bóng, nhưng nó lại có hệ số ma sát thấp nhất với người chơi. Điều này là do vật liệu mặt sân mịn hoạt động như các vòng bi, khiến người chơi thường trượt trên sân, chẳng hạn như khi giảm tốc độ và thay đổi hướng. Trên một mặt sân acrylic, quả bóng chịu ít ma sát hơn so với đất nện, nhưng ngược lại là đúng với người chơi.
Nhiều ma sát hơn được tạo ra giữa giày quần vợt và mặt sân acrylic so với mặt sân đất nện, và do đó không có nhiều trượt trên mặt sân acrylic. Do đó, có thể suy luận rằng các lực mà người chơi phải chịu trong các chuyển động có độ cường độ cao như giảm tốc độ và thay đổi hướng lớn hơn trên các mặt sân có ma sát cao hơn. Cần có nhiều nghiên cứu hơn trong lĩnh vực này để thiết lập lý thuyết này.
Đã biết gì về chủ đề này
Đặc điểm vật lý của vợt tennis hiện đại đã được biết rõ, bao gồm bản chất của va chạm bóng/vợt và ảnh hưởng của các thuộc tính vật lý của vợt hiện đại đối với đặc tính của pha đánh. Đặc điểm của quả bóng tennis cũng đã được đo lường, bao gồm ảnh hưởng của ma sát bề mặt đối với tương tác bóng/bề mặt. Trong lĩnh vực đàn hồi, bề mặt acrylic thường là loại bề mặt cứng nhất, với hầu hết các loại có giảm lực dưới 10% so với bề mặt hoàn toàn cứng như bê tông, trong khi các con số cho đất nện và cỏ lại cao hơn (khoảng 15% và 25% tương ứng).
So với đường chạy điền kinh, thường có giảm lực khoảng 50%, các sân tennis không phải là đặc biệt đàn hồi.
Mặc dù không có bằng chứng cụ thể về tennis liên kết độ cứng của bề mặt với chấn thương chi dưới, nhưng vẫn có một số bằng chứng cho thấy cơ bắp con người nhạy cảm với độ cứng của bề mặt, và tiếp xúc thường xuyên với các thay đổi độ cứng có thể liên quan đến chấn thương chi dưới - ví dụ, nếu chúng đòi hỏi thay đổi kỹ thuật.13,14 Nếu đúng, điều này có thể có những hậu quả đáng kể đối với tennis, vì tennis là bất thường khi tay vợt phải đối mặt với một loạt độ cứng khác nhau trong suốt một mùa giải, cũng như các thay đổi độ cứng thường xuyên liên quan đến việc chơi tại các sự kiện khác nhau.
Mặc dù bề mặt sân sẽ chắc chắn ảnh hưởng đến tải trọng tác dụng lên tay vợt, nhưng giày cũng sẽ có ảnh hưởng lớn, vì chúng đóng vai trò là "liên kết trung gian" giữa họ. Có rất ít nghiên cứu cụ thể về tennis về tương tác giữa giày và bề mặt, nhưng công việc chưa được xuất bản của Liên đoàn Quần vợt Quốc tế cho thấy giày đóng vai trò quan trọng trong việc xác định lực tác động dọc (lực va chạm) truyền đến cơ thể.
Lĩnh vực mà đã có nhiều nghiên cứu nhất về giày thể thao là chạy bộ, nhưng phải xem xét kết luận với một số thận trọng, vì chạy tạo ra các mẫu chuyển động, tốc độ và do đó lực tác dụng lên cơ thể con người khác với tennis. Do đó, kết luận phải được áp dụng cho tennis với thận trọng. Tuy nhiên, một số kết luận chính từ các tài liệu liên quan đến chạy sẽ được xem xét ngắn gọn ở đây.
Mặc dù giày chạy đã phát triển gần đây như là một bộ giảm chấn và bảo vệ chấn thương, nhưng không có bằng chứng nào về chấn thương liên quan đến chạy trong các quần thể không mang giày đã được tìm thấy, trong khi chấn thương trong quần thể mang giày vẫn cao.15 Đã đồng ý rằng giày hiện đại có thể tăng khả năng chấn thương.16 Theo Misevich và Cavanagh,17 vấn đề cơ bản (trong chạy) là va chạm lặp lại, sự tích lũy của chúng gây ra chấn thương do sử dụng quá mức như gãy xương.
Nếu cường độ của những lực tác động này có mối quan hệ tích cực với tốc độ phát triển chấn thương do sử dụng quá mức, như đã đề xuất bởi Nigg,13 thì có thể kết luận rằng giày và bề mặt không phù hợp có liên kết nguyên nhân với chấn thương. Tuy nhiên, có những yếu tố đóng góp tiềm năng khác, chẳng hạn như lực tác động cao khi giảm tốc, ngăn cản việc sử dụng cơ dây chằng như bộ giảm chấn.
Vì tennis bao gồm nhiều thay đổi hướng, đây là một cơ chế gây chấn thương có thể.
Điều gì mà nghiên cứu này bổ sung
Bài báo này tổng quan kiến thức hiện tại về lịch sử và đặc tính cơ học của vợt tennis, bóng và bề mặt sân, cũng như tương tác của chúng. Quan trọng nhất, bài đánh giá này cũng liên kết những gì đã biết về đặc tính vật lý của trang bị tennis với các chấn thương tennis phổ biến. Khả năng của giày tạo ra đủ ma sát cũng rất quan trọng, vì nó cho phép tay vợt di chuyển xung quanh sân một cách hiệu quả và an toàn.
Mức ma sát không đủ sẽ khiến tay vợt có xu hướng trượt và ngã, trong khi ma sát quá cao có thể tăng nguy cơ chấn thương. Không có công việc nào đã biết lượng hóa khả năng tạo ma sát của giày tennis và hiệu quả tương đối của giày dành riêng cho bề mặt và giày đa năng trong việc tạo ra ma sát.
Có lẽ xem xét đầy đủ nhất về các chấn thương tennis phổ biến - bao gồm cả chi dưới - có thể tìm thấy trong cuốn sách của Pluim và Safran,18 nhưng nó cũng chứa rất ít bằng chứng thực nghiệm liên quan đến mối quan hệ giữa giày, bề mặt và chấn thương. Rõ ràng là cần có thêm công việc cụ thể về tennis trước khi có thể đưa ra kết luận chắc chắn và đưa ra đề xuất để giảm tần suất chấn thương. Đến:
Chú thích
Lợi ích cạnh tranh: không có sự khai báo. Đến:
Tài liệu tham khảo
1. Brody H. Tổng quan về công nghệ vợt. Trong: Haake S, Coe A, eds. Khoa học và công nghệ tennis. London: Liên đoàn Quần vợt Quốc tế, 200043–48. 2. Mitchell S R, Jones R, King M. Tốc độ đầu vợt so với tính chất vô hướng của vợt trong pha phát bóng. Sports Engineering 2000399–110. [Google Scholar] 3. Miller S, Cross R. Trang bị và hiệu suất cao. Trong: Elliott B, Reid M, Crespo M, eds. Cơ học của tennis nâng cao. Roehampton: Liên đoàn Quần vợt Quốc tế, 2003179–200. 4. Brody H.
Giảm chấn trong vợt tennis. International Journal of Sports Biomechanics 19895451 [Google Scholar] 5. Brody H. Vật lý của tennis. III. Tương tác bóng vợt. Am J Phys 199765981–987. [Google Scholar] 6. Haake S J, Rose P, Kotze J. Trong: Haake SJ, Coe A, eds. Khoa học và công nghệ tennis. Oxford: Blackwell Science, 2000269–276. 7. Brody H. Tổng quan về dây vợt. Trong: Brody H, Cross R, Lindsey C, eds. Vật lý và công nghệ của tennis.
Solana Beach, CA: Racquet Tech Publishing, 2002239–249. 8. Knudson D. Nghiên cứu cơ học về gối tennis. Proceedings of ISEA. ISEA 2004 9. International Tennis Federation Quy tắc tennis 2005. Roehampton: Liên đoàn Quần vợt Quốc tế, 2005 10. Miller S, Messner S. Về hệ số phục hồi động của quả bóng tennis. Trong: Miller S, ed. Khoa học và công nghệ tennis 2. Toronto: Webcom, 200397–104. 11. Goodwill S R, Chin S B, Haake S J.
Kiểm tra trong đường hầm gió của bóng tennis xoay và không xoay. J Wind Eng Ind Aero 200492935–958. [Google Scholar] 12. Haake S J, Carre M J, Goodwill S R. Đặc tính tác động động của bóng tennis với vợt tennis. J Sport Sci . 2003;21839–850. [PubMed] 13. Nigg B M. Khía cạnh cơ học của chạy. Trong: Nigg BM, ed. Cơ học của giày chạy. Champaign, IL: Human Kinetics, 19861–26. 14. Nigg B. Lực tác động và kiểm soát chuyển động: hai phạm vi mới. Trong: Lamontagne M, ed.
ISBS XXII Proceedings. Ottawa: Đại học Ottawa, 2004 15. Robbins S E, Hanna A M. Phòng ngừa chấn thương liên quan đến chạy thông qua thích nghi không mang giày. Med Sci Sport Exerc 198719148–156. [PubMed] [Google Scholar] 16. Cavanagh P R. Cách tiếp cận hiện tại, vấn đề và hướng đi tương lai trong kỹ thuật đánh giá giày. Trong: Winter DA, Norman RW, Wells RP, và các cộng sự, eds. Biomechanics IX‐B. Champaign, IL: Human Kinetics, 1985123–127. 17. Misevich K W, Cavanagh P R.
Khía cạnh vật liệu của mô hình tương tác giày/chân. Trong Frederick EC, ed. Giày thể thao và bề mặt chơi. Champaign, IL: Human Kinetics, 198447–75. 18. Pluim B, Safran M.From breakpoint to advantage: a practical guide to optimal tennis health and performance. Solana Beach, CA: USRSA, 2004
