(Tisch)Tennis und Physik
Wenn ich einen Ball mit Top-Spin spiele, springt dieser bekanntlich flacher ab, als es ohne Spin der Fall wäre. Welche Physik steht dahinter? Wird dabei Rotationsenergie in Bewegungsenergie umgesetzt, d.h. dreht der reflektierte Ball langsamer ist aber dafür schneller, oder wird senkrechter Impuls in parallelen Impuls umgesetzt, d.h. ist der Ball vor und nach der Reflexion gleich schnell, nur eben flacher? Würde die flache Reflexion prinzipiell auch ohne Reibung zwischen Ball und Untergrund funktionieren, ist Reibung eher hinderlich, oder ist diese sogar notwendig?
5 Antworten
Wenn ich einen Ball mit Top-Spin spiele, springt dieser bekanntlich flacher ab, als es ohne Spin der Fall wäre.
Korrekt.
Welche Physik steht dahinter?
Das der Bal sich so verhält wie er sich verhält , hat mehrere Gründe. Zunächst einmal fliegt der Ball höher und schneller bei einem Top-Spin. Würde man einen kurzen Top-Spin schlagen, landete dieser im Halbfeld des Gegners. Also muss man hoch schlagen. Der Vorwärtsdrall (ausgelöst durch Treffen des Balles an einem hohen Punkt und Hochreißen des Rackets) bewirkt eine korbähnliche hohe Flugbahn des Balles und die sehr schnelle Rotation nach vorne - um eine Ursache zu nennen - auch, dass der Ball danach flacher abspringt. Bevor der Ball also auf dem Boden auftrifft, ist er stärker verformt als normal und rotiert zudem sehr schnell nach vorne. Der Ball kann also nicht anders , als "anders" abzuspringen, hier flacher. Zudem spielt die einwirkende Querkraft aus der Reibung eine Rolle (Magnus-Effekt). Wahrscheinlich verstärkt dieser Effekt die typische Flugbahn des Balles beim Absenken (sehr steil nach unten).
Würde die flache Reflexion prinzipiell auch ohne Reibung zwischen Ball und Untergrund funktionieren, ist Reibung eher hinderlich, oder ist diese sogar notwendig?
Demzufolge (siehe oben) ist auch die Reibung zwingend notwendig um die genannten Flugeigenschaften des Ball beim Topspinschlag zu erhalten. Dann weiter spielen natürlich der Luftdruck des Balles , die Bodenbeschaffenheit eine Rolle. Es gibt große Unterschiede zwischen Asche und Rasen, die auch bei einem Topspin zu beobachten sind.
also ich weiß nicht wie ich es erklären soll aber ich probier es mal also vergleich mal wenn du ein ball ohne spin runterwirfst kommt es hoch nur etwas flache machst du jedoch ein top/back spin geht es jeweils in eine andere richtungwegen der rotation geht der ball vor wenn du jetzt ein unterschnitt aufschlag auf eine matte machst sieht man wie es nach hinten kommt durch die rotation geht der bal also nicht hoch sondern macht ne kurve hast du es verstanden? der ballabsprung ist gleich bloß wegen der rotation die drin ist bewegt sich der ball nach vorne und wird dadurch flacher
Ja, danke, ich glaube ich habe es zumindest ein bisschen verstanden.
Man man man, da wäre ich ja fast drauf rein gefallen. Schon die Fragestellung erweist sich als Falle: der Ball springt eben nicht flacher ab, obwohl die Beschreibung der Vorgänge recht plausibel klingen. Aber jeder Tennisspieler weiß, dass ein Topspinball hoch abspringt. Ob das aber an der anderen Flugbahn liegt, oder am Energieaustausch beim Auftippen, das ist die Frage.
Glücklicherweise habe ich auf meiner Homepage auch diese Frage mal behandelt. http://tennisfragen.de/krafte-und-beschleunigungen-im-tennis/ Dort findet sich, weiter unten , der Link zum PDF von Prof. Leitl, Mechanik im Sport Und auf dieser PDF ist auf Seite 60, nach langer Formelentwicklung das Ergebnis zu lesen "Es ist zu erkennen .... Das bedeutet, dass der Topspin Ball steil wegsteigt, was beim Beobachten eines Tennisspiels bestätigt wird" Na gut, dass ich die Frage hier noch rechtzeitig gesehen habe, sonst hätten ein paar Schüler sich eine 6 eingefangen, will man ja auch nicht.
Physik ist mit großen geistigen Anstrengungen verbunden. Manche Ergebnisse kann man aus seiner Vorstellungswelt scih selbst selbst zusammenreimen. Ansonsten muss man viel Geometrie und Formelkram bewältigen. Das macht mir selbst auch nicht so viel Spaß.
Übrigens sind in diesem Schulbeispiel notgedrungen viele Annahmen getroffen worden, die in der Realität nicht gegeben sind. Vor allem die Eigenschaften des Bodens wurden nicht betrachtet. In der Realität gibt es nämlich auch den Fall, dass ein sehr flach gespielter Topspin tatsächlich flach wegspringt bzw. direkt abstirbt. Vermutlich bilden sich dann unter dem Ball kleine Sand-Häufchen, die die Geometrie total verändern. Dann kommen wir in eine Physik, bei der es selbst nicht möglich ist, vorherzusagen, ob die Butterstulle mit der Ober oder der Unterseite auf dem Boiden landen wird.
Aber nochmal zum Tennis, der Bodenbelag beeinflusst sehr erheblich das Absprungverhalten. Deshalb hat der Topspin auf Ascheplätzen seine stärkste Wirkung, weil hier eine hohe Energieübertragung von Roation nach Translation stattfindet.
Übrigens, einige Antworten hier, habe ich nicht dechiffrieren können. Da sind leider noch erhebliche Deutschdefizite zu beheben. Der gute Wille ist aber zu loben. Andererseits muss man entschuldigend sagen, dass auch Muttersprachler bisweilen gravierende Probleme haben, physikalische Sachverhalte halbwegs nachvollziehbar gesprochen darzustellen. Auch ich muss manchmal meine Texte noch ein zweites Mal nachformulieren. Deshalb, nicht aufgeben!
Ja, der Aufsatz von Leitl lässt einige Fragen offen. Du hast mir erst einen Schrecken eingejagt, ich dachte schon, ich selbst hätte die Reibung vernachlässigt, aber es war ja nur "Leitl" :-)) Ich denke (habe es nur mal überflogen), er hat die gesamte Rotationsenergie in Translationsenergie umgewandelt, so, als wenn ein Formschluss bestünde. Deshalb wird auch keine Rotationsenergie in Wärme umgewandelt, die würde dann nämlich in der Bewegungsenergie fehlen (wobei sich der Ball ja noch verformt und Verformungsenergie=Wärme aus dem System herausgeht). In der Realität besteht natürlich kein Formschluss zwischen Ball und Boden. Aber diese Betrachtung hat Leitl wohl ausgeblendet. Dazu hatte ich ja bereits einige Hinweise gegeben. Aber es dürfte nicht so schwierig sein, den "Energieverlust" (Wärme, die abgeführt wird) nachträglich in die Formel einzuführen bzw. bestimmte Übertragungsfaktoren zu berücksichtigen. Da hast Du ja eine vielleicht lohnende Aufgabe. Viel Spaß!
Übrigens, den Autor (Leitl) kann man auch googeln und anschreiben, vielleicht bekommst Du eine Antwort.
Muss noch ergänzen: das, was Leitl zum Slice schreibt, ergibt in meinen Augen keinen Sinn. Was soll da grundsätzlich anders sein, als beim Topspin?
Mir gelingt manchmal sowohl im Tischtennis als auch im Tennis ein Slice, der dicht hinter dem Netz aufspringt und dann ZURÜCK springt, ins Netz. Mir scheint der gesamte Ansatz des Physikers entscheidend unvollständig zu sein, weil sich der Schwerpunkt des Balls während seiner Verformung verschiebt. Dass sich ein Teil der Verformungsenergie in Wärme umwandelt, kann man wohl wirklich vernachlässigen. Da stimme ich dem Physiker zu. Du hast mir zwar die beste Antwort von allen gegeben, aber wirklich zufrieden bin ich mit der Antwort nicht. Und den Autor anschreiben?! Wenn ich ihn derart kritisiere, wird er mir wohl kaum antworten. Vermutlich hilft wirklich nur eine Reihe von Filmaufnahmen auf verschiedenen Belägen, die man speziell zu diesem Zweck in Auftrag gibt.
Au Backe, ein Physiker verstößt in seiner Argumentation gegen den Energieerhaltungssatz und merkt es nicht.
FreundGottes, Du sprichst in Rätseln: welchen Physiker meinst Du, wo hat derjenige gegen den Energieerhaltungssatz verstoßen, welche Systemabgrenzung hast Du zugrunde gelegt? Fragen über Fragen, oder hattest Du nur das Bedürfnis, Dich mal dicke zu tun?
der Ball springt eben nicht flacher ab, obwohl die Beschreibung der Vorgänge recht plausibel klingen. Aber jeder Tennisspieler weiß, dass ein Topspinball hoch abspringt.
Ja, aber was heißt "hoch"? Der Ball springt ab. Soweit, so gut. Aber ein richtig (über das Netz!) Topspinschlag versetzt den Ball auch in eine hohe und korbähnliche Flugbahn und der Ball sinkt schneller und steiler nach unten ab, wodurch ein großer Winkel zum Boden entsteht, und gemessen an diesem Winkel, springt der Ball tatsächlich flacher (!) ab.
Das sollte eigentlich jeder Tennisspieler wissen, welche Flugeigenschaften der Ball, bei welchem Schlag hat.
Wenn ich einen Ball mit Top-Spin spiele, springt dieser bekanntlich flacher ab<
Da steckt schon der Irrtum - er springt natürlich höher ab. Die umgekehrte Situation ist der Ball mit Unterschnitt - er springt tatsächlich flacher ab. Will man Flugbahnen berechnen, so ist das schon harte Physik. Traue ich mir zwar zu, ist mir aber zu aufwändig- Da komme ich dann nach 2 Stunden mit einer Formel und inzwischen hat sich ein Ballistiker diese aus dem Ärmel geschüttelt. Wie kompliziert das Ganze ist, zeigt schon ein einfaches Experiment. Wirfst Du einen Tischtennisball mit einem Winkel von ca. 45° Grad so unter einen Tisch, dass er erst auf den Boden und in der Aufwärtsbewegung von unten gegen den Tisch prallt - wie setzt sich die Flugbahn des Balles fort? Überraschung - der Ball kehrt zurück.
Übrigens bin ich laut einem Freund vielleicht der stärkste Tennisspieler der jemals ein Turnier ( Freizeitturnier / 128 Teilnehmer ) gewonnen hat. Hier mal 90 kg in Aktion. Sehe ich jetzt mehr als Spaß - dieser Erfolg ist für mich unwichtig, den Pokal habe ich einem Kind geschenkt. Alles Gute.
Da steckt schon der Irrtum - er springt natürlich höher ab.
Gefühlt springt er höher ab. Aber in Relation zum Winkel in welchem der Ball zum Boden in der Luft rotiert, springt er flacher ab.
So,physikalisch kann ich dir das nicht beantworten , wie du es gerne hättest aber..
Es ist logisch das der Ball beim Topspin flacher abspringt als beim normalen Ball!
Die Vorwärtsrotation des Balles beim Top.. Ist so schnell , das der Ball garnicht so hochspringen kann, er hat garnicht diese Reibungsfläche die ein normal gespielt Ball hat um hochzuspringen ..
Die Atomstrom hat halt eine Drang nach vorne , während ohne Rotation der Ball sozusagen Zeit hat nach oben zu springen!
Wie gesagt nur so kann ich dir das beantworten ,, bin leider kein Physiker :))
Vielen Dank für deine Antwort. Du schreibst unter Zitation:
Der Link hat mir SEHR geholfen, wenn auch eine RIESIGE Frage geblieben ist. Zu Beginn wird mitgeteilt, dass es sinnvoll ist die Reibung zu vernachlässigen. Zum Ende heißt es, der Slice-Ball würde nach der Reflexion weniger kinetische Energie und weniger Rotationsenergie haben (und das bei Vernachlässigung der Reibung!). Was passiert denn da mit dem Energieerhaltungssatz, grübel stutz ?!