1. Введение
Удар, другой, и справа, слева,
по центру, в угол, боковой,
подрезка, смеш и топом-спином
летит, вращаясь, шарик мой.
Из-под стола или от пола,
от сетки или от ребра,
в прыжке берётся шарик снова
и продолжается игра.
Законы физики подвластны
тому, кто потом и трудом
владеет шариком прекрасно,
зовётся это мастерством.
В себе игра объединяет много
достойных качеств игрока:
Реакция, в бою упорство,
ударов сложность знатока.
Владимир Парасочкин
(http://www.ttsport.ru/forum/viewtopic.php?f=1&t=10151)
Игры
возникли в глубокой древности и представляют собой самостоя-тельный вид
деятельности, свойственный человеку. Из истории спорта, особенно игровых видов,
известно, насколько многолик и интересен мир игр. Например, только в нашей
стране по далеко неполным подсчетам существует более ста народных игр с мячом.
Историки спорта высказывают мысль о том, что мяч для различных игр был создан
древними людьми по образу и подобию солнца, которому они поклонялись.
Среди
различных игр с мячом настольный теннис – это самая настоящая динамическая
тренировка для всего тела, играть в настольный теннис – значит, развивать не
только мышцы, но и скорость реакции и мышления.
В
работе будет описана история настольного тенниса и сведения о современном
настольном теннисе: инвентарь, правила игры, основные удары и интересные факты
о настольном теннисе.
Играя в
настольный теннис, постоянно наблюдаешь за полетом быстро летящего шарика,
который к тому же вращается. В работе будут описаны различные физические
эффекты, возникающие при этом.
2. История настольного тенниса
Рис. 1. Игра в фоллис
Рис. 2. Игра в жё-де-пом
Из всех
многочисленных старинных игр с мячом родоначальником тенниса историки спорта
называют тригон, известный со времен Древнего Рима, когда маленький твердый шар
перебрасывался с одной стороны площадки на другую. Приблизительно в те же
времена была распространена похожая игра – фоллис, в которой перебрасывался
полый шар величиной с детскую головку. Вместо ракеток использовались
специальные надетые на руку щиты (рис. 1).
В
феодальной Франции еще в 1292 г. излюбленной была игра жё-де-пом, которую также
считают прародительницей тенниса (рис. 2). При этом вначале играли руками и
лишь в XV-м столетии появились ракетки.
Возникновение
слова «теннис» неизвестно, так как оно не имеет слов родоначальников в
современном языке. Историки предполагают, что название игры теннис произошло от
игры, в которой участвовало 10 (по английски тен ) игроков, по 5 человек на
каждой стороне площадки, а может быть от латинского слова «тенниса» – лента,
тесьма (сетка теперь). Так или иначе, но слово теннис сегодня прочно вошло в
наш лексикон, и означает игру в мяч через сетку ракетками.
В 1874
году английский майор Вальтер Клоптон из Вингфилда разработал правила новой,
довольно близкой к современному теннису игры, которую
Рис. 3. Игра в лаун-теннис
он назвал сферистика. Через год правила игры были
усовершенствованы, и она получила новое название лаун-теннис, что в переводе с
английского означает теннис на лужайке (рис. 3).
Рис. 4. Иллюстрация в газете, 1901 г.
Своим
рождением настольный теннис обязан дождливой английской погоде. На мокрых
лужайках невозможно было играть в теннис, и игру перенесли в помещение. Вначале
играли на полу. Позднее из-за отсутствия больших залов появилась игра на двух
столах, расположенных на некотором расстоянии один от другого. Через некоторое
время столы сдвинули, а между ними натянули сетку.
Простой
инвентарь, а главное – небольшие размеры площадки поз-воляли играть где угодно.
Это обеспечило широкое распространение настольной игры, которая в короткие
сроки стал излюбленной салонной игрой в Англии, а затем и в других странах
Европы, Азии и Африки. Интересно, что игра велась в строгой вечерней одежде:
женщины в длинных платьях, мужчины в смокингах и фраках (рис. 4).
Впервые
название «пинг-понг» стало встречаться начиная с 1901 года (до этого в ходу
были аналогичные по интонациям названия: «флим-флам», «виф-ваф» а также
«госсима»). Джон Джаквес зарегистрировал придуманное название. Оно получилось
из сочетания двух звуков: «пинг» – звук, издаваемый мячом, когда он ударяется о
ракетку, и «понг» – когда мяч отскакивает от стола.
Постепенно
пинг-понг становится не просто салонным развлечением, а спортивной игрой, хотя
ракетки не были стандартизированы и играли ракетками и с длинной ручкой и со
струнами и даже обтянутыми кожей. Мячи изготавливались из резины или пробки, их
часто обшивали тканью. В 1891 году настольный теннис получил мощный толчок к
развитию благодаря инженерной мысли Джеймса Гибба, который решил маленькие
полые цветные шарики от детской игрушки использовать для игры в пинг-понг.
Введение в игру легкого целлулоидного мяча позволило значительно снизить вес
ракетки. Вместо ракеток со струнами появились фанерные ракетки с укороченной
ручкой. Стали применять и новые материалы для оклеивания игровой поверхности
ракетки: пробка, пергамент, велюр, позднее наждачная бумага, резина.
В
Англии пинг-понг, как спорт был признан в 1900 году. До этого времени игра
велась по правилам лаун-тенниса и даже до 100 очков. После утверждения правил,
игра стала вестись до 30 очков. В декабре 1900 года состоялся первый чемпионат
Лондона по пинг-понгу.
В
январе 1926 года в Берлине по инициативе молодых энтузиастов настольного
тенниса была создана международная федерация настольного тенниса (ИТТФ) (ITTF).
Благодаря
бурному расцвету промышленности, появлению новых материалов, находящих свое
применение и в спорте, изменялся спортивный инвентарь. А это, в свою очередь,
не могло не оказать прямого воздействия на технику и тактику игры. Менялись и
правила игры.
Особенно
заметный толчок развитию настольного тенниса дало появле-ние пористой, губчатой
резины (губки), которую стали применять как накладку на ракетку. До того игра
шла в непосредственной близости от стола, плоскими ударами. С появлением губки
(1930г.) игра стала разнообразнее. Оно и понятно: благодаря плотному сцеплению
ракетки с мячом стало возможным придавать ему сильные вращения. Изменилась
траектория полета мяча, открылась возможность играть активно и тогда, когда он
уже опускался ниже сетки. Спортсмены, играющие в защитном стиле, теперь должны
были далеко отходить от стола и быстро возвращаться к нему. Игра становилась
все динамичнее.
Много
ценного внес в технику и тактику настольного тенниса пятикрат-ный чемпион мира
(1930-1935гг.) англичанин Виктор Барна. Благодаря ему игра стала увлекательным,
захватывающим зрелищем. Игра стала изобиловать быстрыми передвижениями,
стремительными бросками, резкими одиночными и серийными ударами. В результате в
1936 году конгресс ИТТФ принял решение изменить название игры. Вместо старого
названия пинг-понг появилось настольный теннис.
Итак,
на смену первому периоду, отличавшемуся простотой технических элементов,
основанных на длительной перекидке мяча, пришел второй – период наступательной
игры, многоплановый по средствам атаки и обороны. Но так как сильнейшими в то
время все же оставались игроки защитного стиля, то для того, чтобы выиграть
очко порой требовалось очень много времени.
Дело
доходило до курьезов. Например, в матче на первенство мира Эрлих (Франция) и
Панет (Румыния) за два часа 10 минут сумели дойти до счета....1:0 в первой
партии!
Во
время первенства мира 1934 года, проходившего в Париже, была прекращена встреча
между Хагенауэром (Франция) и Холдбергером (Румыния). Матч между ними
продолжался 8 часов! Между прчим, это самый продолжительный матч за всю историю
настольного тенниса.
Международная
федерация должна была срочно принимать какие-то меры. И в 1936 году время
встречи было ограничено одним часом. Однако
это нововведение, как вскоре выяснилось, оказалось недостаточным – спортсмены
не успели перестроиться. Уже в следующем году финальные матчи женщин не выявили
победительницы. Причиной тому послужила дисквалификация финалисток за пассивное
ведение игры. Нужно было бороться за ее активизацию и дальше. И вот время одной
встречи было сокращено до 20 минут.
Однако
главным изменением в правилах игры можно считать снижение высоты сетки (с 17 до
15,25 сантиметров), а также установление строго определенной высоты игровой
поверхности стола – 76 сантиметров от пола. Было также запрещено при подаче
подкручивать мяч пальцами.
Все эти
изменения давали значительные преимущества нападению. Естественно, появились
игроки нового плана, которые уже могли атаковать ударами средней силы слева и
справа, вести контригру с промежуточной защитой в средней зоне (правда, без
сильных завершающих ударов).
С 1952
года, с первенства мира в Бомбее, началась новая эпоха настольного тенниса.
Связана она с выходом на международную арену японских спортсменов.
Японцы
не только новый вид покрытия ракетки и своеобразный хват. Сама система ведения
игры оказалась необычной. По существу, они выполняли один основной элемент
техники – накат справа, но доведен он был до виртуозной точности. И вот, почти
не пользуясь никакими другими ударами, японцы убедительно доказали свое превосходство.
В чем
же оно выражалось? Первое – отличное владение подачами. Непосредственно на
подачах японские игроки в каждой партии выигрывали от 4 до 10 очков. Второе –
высокая физическая подготовленность, позволяющая стремительно перемещаться,
мгновенно наносить удары. А отсюда уверенность в своих силах, умение четко
осуществлять намеченный план.
Многие
ведущие тренеры Европы в то время ошибочно считали, что успех японских
теннисистов – это временное явление, и соответствующих се-рьезных выводов не
делали. И все же стиль европейских спортсменов стал меняться. Правда,
большинство игроков еще придерживалось защитной манеры, но, тем не менее, игра
становится все более энергичной, изобретательной. Нарастает количество
контратакующих приемов.
В 1957
году был создан Европейский союз настольного тенниса (ЕТТУ) и Международная
федерация приняла решение о проведении мировых чемпионатов – только по нечетным
годам. В свою очередь форумы континентов проводятся по четным годам, и первый
чемпионат Европы состоялся в 1958 году в Будапеште.
В 1961
году на мировом чемпионате японские теннисисты применяют новый удар – так
называемый топ-спин, получивший название «дьявольский мяч из Токио».
В
спорте все взаимосвязано, и на данном этапе развитие пошло по линии усложнения
техники, подчас виртуозной, близкой к трюку. В этом направлении настольный
теннис развивается и поныне.
Рис. 5. Стол для настольного тенниса
Дальнейшее
широкое развитие настольного тенниса в мире позволило ИТТФ поставить вопрос об
олимпийском признании одного из популярного в мире вида спорта, которое
состоялось в конце 1977 года, а спустя еще 4 года, на очередной сессии МОК было
принято решение о включении настольного тенниса в программу летних Олимпийских
игр 1988 гола. С тех пор настольный теннис – олимпийский вид спорта.
Начиная
с 1970-х годов, в женском настольном теннисе безоговорочно доминируют китайские
спортсменки. В современном мужском настольном теннисе доминирование китайских
теннисистов также очень велико.
3. Современный настольный теннис
3.1. Инвентарь
Теннисный
стол – специальный стол стандартных размеров: длина – 274 см, ширина – 152,5
см, высота – 76 см (рис. 5). Поверхность стола разделяется на две половины
вертикально стоящей сеткой так, чтобы ее верхний край находился на высоте 152,5
мм от поверхности. Вдоль каждой кромки стола должна идти разметка — белая линия
шириной 20 мм. При использовании стола для парной игры посредине стола
наносится белая линия шириной 3 мм перпендикулярная сетке.
Рис. 6. Ракетки для настольного тенниса
Рис. 7. Горизонтальная (вверху) и вертикальная (внизу)
хватки
При
игре используются ракетки, сделанные из дерева, покрытого одним или двумя
слоями специальной резины с каждой стороны (рис. 6). У дорогих ракеток
основание сделано из нескольких слоёв древесины различ-ных пород и нескольких
слоёв титана или карбона. Профессиональные ракетки не продаются в готовом виде.
Игрок (тренер игрока) выбирает основание и накладки (резина). В Китае даже
резина (topsheet) и губки (sponge) продаются и собираются отдельно. Губки бывают
разной жёсткости и измеряются в градусах от 35`(мягкие) до 47`(жёсткие), сама
резина тоже делится на гладкую и «шипы».
В
настольном теннисе способ держания ракетки называют хваткой. Различают
горизонтальную (или европейскую) и вертикальную (или азиатскую) хватки (рис.
7). Названия способов держания ракетки происходят от положения ее оси
относительно горизонта. В Европе и Америке подавляющее большинство теннисистов
применяют классическую, горизонтальную хватку. Иногда ее называют английским
термином «shakehand» – «рукопожатие», поскольку положение кисти при такой
хватке в основном такое же, как при рукопожатии. В азиатских странах
господствующее положение занимает вертикальная хватка, или хватка «пером»
(«penhold»). Она напоминает способ держания авторучки или палочек для еды.
Рис. 8. Мячи для настоль-ного тенниса
Мяч для
настольного тенниса сделан из целлулоида. Размер мяча – 40 мм в диаметре, масса
– 2,7 г (рис. 8). Мяч может быть белого или оранжевого цвета. С 2007 года
другой цвет мячей на международных соревнованиях не используется. До 2003 года
использовались мячи диаметром 38 мм: причиной увеличения диаметра послужила
излишняя скорость мяча, и как результат – неудобства для судейства и наблюдения
за игрой. С той же целью в 2012 году начались разработки новых мячей для
настольного тенниса. По предварительным данным они будут 42 мм диаметром,
изменится материал (вместо целлулоида будет пластик), мячи будет сложнее
перекрутить в 2–3 раза. Нововведения появятся в 2014 году.
Рис. 9. Теннисный робот
Joola Buddy
Робот
для настольного тенниса представляет собой аппарат, который подает шарики, а
игроку остается их только отбивать (рис. 9). Конструкция может быть нескольких
видов: располагающаяся на противоположной от игрока стороне стола или
напольная. Вторая будет весить немного больше (до 10-ти килограммов) и стоить
дороже. Некоторые модели оснащены и специальной сеткой, не позволяющей шарику
покинуть пределы территории стола. Удобное управление (при помощи пульта или
специальной панели) позволяет регулировать скорость, частоту и направление
выброса мяча. Использование робота повышает интерес к занятиям, помогает
продуктивно провести время, улучшить технику игры. Этот вариант отлично
подходит тому, кто хочет начать работать профессионально, но не имеет личного
тренера.
3.2. Правила игры
Партия
состоит из розыгрышей, каждый из которых начинается с подачи. Первый подающий
обычно определяется жребием. Далее подающие чередуются каждые две подачи. По
современным правилам партия идет до 11 очков. В случае равного счёта 10:10
подача переходит к другому игроку после каждого розыгрыша до тех пор, пока
отрыв не составит два очка. Игру (встречу) следует проводить до победы одного
из игроков в большинстве из определённого нечётного числа партий (от 3 до 7 в
зависимости от правил соревнований). Во время игры, если мяч зацепил сетку и
переместился на другую половину, то игра продолжается.
Подача
в настольном теннисе производится согласно следующим правилам:
• мяч
должен быть подброшен вертикально вверх с открытой ладони не менее чем на 16
см;
• от
момента отрыва от ладони до соударения с ракеткой мяч должен быть обязательно
выше, чем поверхность стола и за пределами концевой линии края стола;
• подающий
должен ударить по мячу так, чтобы тот ударился один раз на своей половине и
хотя бы один раз на половине соперника;
• подача
должна выполняться так, чтобы принимающий (принимающие в парной игре) и судья
ясно видели все фазы подачи;
• нельзя
скрывать момент подачи рукой, в которой находится ракетка, телом или одеждой;
• подача
считается поданной, как только мяч оторвался от ладони подающего.
Если
мяч зацепил при подаче сетку, но при этом все остальные правила были соблюдены,
объявляется «переподача» – подающий должен повторить подачу. Количество
переподач не ограничено. После успешной подачи все остальные удары должны быть
сделаны так, чтобы мяч ударялся только на половине соперника.
Очки
начисляются сопернику в том случае, когда игрок сделал одну из следующих ошибок:
• ошибка
при подаче (например, мяч попал в сетку);
• неправильная
подача (например, мяч не был подкинут на 16 см);
• мяч при
подаче ударился два раза о свою сторону;
• мяч при
розыгрыше попал на свою сторону после удара ракеткой;
• мяч был
ударен дважды (так как рука от запястья до кончиков пальцев считается по
правилам частью ракетки, то если мяч попал по пальцам, а затем по ракетке, он
считается ударенным дважды);
• мяч попал
во что угодно, кроме ракетки, после отскока от стола (например, в пол или в
игрока);
• мяч не
попал по стороне соперника после удара;
• мяч был
отбит до того, как ударился об стол;
• стол был
подвинут или свободная рука коснулась стола;
• мяч при
подаче не попал в зону соперника;
• во время
своей подачи он или его партнер топнет ногой;
• соперник
или то, что он надевает или носит, коснется комплекта сетки, пока мяч в игре.
3.3. Основные удары
Удары
могут наноситься справа или слева. Удары делятся на защитные и атакующие.
Основные
защитные удары – подставка, подрезка, свеча.
Подставка
(иногда также называют «блок») – «плоский» (то есть без придания или со слабым
вращением) удар, при котором используется энергия прилетающего мяча для
возврата на половину противника. При сильном ударе противника энергию вращения
и скорости приходится гасить. Обычно, подставка используется против топ-спина,
с целью погасить вращение мяча.
Подрезка
– защитный удар, при котором мячу придается нижнее вращение, что затрудняет
последующие атакующие действия противника. Классическая подрезка наносится длинным
провожающим мяч ударом, чтобы ликвидировать вращение атакующего игрока и
обеспечить стабильность возврата мяча с целью ожидания ошибки нападающего
игрока. В случае плоского удара противника или во время подачи подрезка
сообщает сильное нижнее вращение. Следует учесть, что сильное нижнее вращение
«поднимает» траекторию мяча, поэтому он может покинуть пределы стола. Подрезка
– основной удар в арсенале спортсменов-защитников.
Рис. 10. Отбивание подрезки
Если
закрученный мяч после подрезки попадет на вертикально расположенную ракетку, то
он отскочит вниз (рис. 10, а). Чтобы скомпенсировать кручение, и правильно
отбить мяч следует подрезать как это показано на рисунке (рис. 10, б).
Свеча –
защитный удар, обычно с верхним вращением и средней линейной скоростью, при
котором мяч высоко отскакивает на половине противника. Хорошая свеча должна
опускаться как можно ближе к кромке половины стола противника, что затрудняет
атакующий возврат мяча.
Основные
атакующие удары – накат, топ-спин, смеш.
Накат –
атакующий удар, при котором акцент делается на линейную скорость мяча. При
классическом исполнении наката рекомендуется наносить удар в высшей точке
траектории мяча при отскоке. Чтобы накатить, нужно во время контакта с мячом
вести ракетку снизу вверх. После наката мяч имеет эффект погружения вниз,
поэтому накатывать можно с любой силой, поскольку вращение заставит мяч
опуститься и попасть на стол. Накат справа – это один из основных атакующих
ударов. Ракетка при этом движется вверх и вперед и наносит удар по верхней
боковой половине мяча.
Рис. 11. Отбивание наката
Если закрученный мяч после наката попадет на вертикально
расположенную ракетку, то он отскочит вверх (рис. 11, а). Чтобы скомпенсировать
кручение, и правильно отбить мяч следует накатить (рис. 11, б).
Топ-спин
– (от англ. top spin – «верхнее вращение») – атакующий или контр-атакующий удар
со сверхсильным верхним вращением, основное оружие современных игроков в
настольный теннис. Принципиальная разница с накатом заключается в том, что
сверхсильное вращение мяча воздействует на его траекторию. Сразу после удара
мяч за счёт вращения начинает прижиматься к столу, подобно удару с углового в
футболе, поэтому топ-спином можно наносить сверхсильные удары. Без вращения мяч
бы просто покинул стол, однако за счет вращения траектория мяча закручивается
как правило в последнюю 1/3 стола соперника. Отскок топ-спина от стола также
кардинально отличается в сравнении с накатом. Быстро вращающийся мяч в момент
отскока получает дополнительное ускорение вперед, что приводит к тому, что
обычно топ-спины отскакивают на столе соперника ниже сетки не оставляя ему
возможности принять топ-спин накатом. При приеме накатом топ-спина обычно не
удаётся «перекрутить» мяч в верхнее вращение и отскок от ракетки получается
«плоским», то есть без вращения. Если учесть, что отскок от стола классического
топ-спина часто ниже сетки, то плоский удар получается либо слабым, либо
посылает мяч за стол. Удачный сильный удар накатом по топ-спину возможен,
только если вращение топ-спина было недостаточным. Поэтому сильные игроки в
настольный теннис принимают топ-спины также топ-спинами (контр-топспинами).
Фактически большая часть игры большинства сильнейших игроков в средней и
дальней зоне – это атлетичный обмен мощными контр-топспинами.
При
игре против защитников нападающие часто применяют «зависаю-щие» топ-спины.
Зависающий топ-спин имеет низкую поступательную ско-рость, и вся энергия удара
уходит во вращение. Обычно удар для высокой стабильности исполнения наносится
более высоко над сеткой, чем обычный топ-спин, чем-то напоминая даже невысокую
свечу. Сразу же после отскока из-за вращения мяч резко «садится» вниз,
заставляя защитника приблизится к столу и играть подрезкой из неудобной позиции
почти из-под стола. Сочетание классических быстрых топ-спинов и зависающих
топ-спинов обеспечивают сильное преимущество атакующего игрока над защитником,
поэтому после появления топ-спинов подавляющее большинство современных
сильнейших игроков являются атакующими, а не защитниками.
Смеш
(от англ. smash – «удар») – мощный атакующий «плоский» удар без вращения.
Новички обычно применяют «смеши» только против свечей, опытные игроки находясь
вблизи от стола могут «убить» смешем любой мяч, который имеет отскок выше
сетки, если имеется время для подготовки удара. Смеш наносится как правило
ракеткой без наклона с мощным размахом, мячу не дают отскочить высоко и удар
наносится на отскоке на высоте «две сетки». Удар стараются наносить с
максимальной силой, чтобы минимизировать последствия от вращения мяча при
отскоке от ракетки. Поскольку плоские удары эффективны только по завышенным
мячам, они не являются основными ударами в ходе розыгрыша. Игрок, имеющий в
арсенале сильные плоские удары, обычно использует его как завершающий удар в
комбинации из различных вращений с целью завышения мяча соперником в результате
ошибочной оценки вращения.
3.4. Интересные факты
• На всех
крупнейших соревнованиях по настольному теннису неоспори-мыми лидерами являются
спортсмены из Китая: на чемпионатах мира с 1995 по 2009 годы из 40 разыгранных
медалей 38 принадлежат китайцам. На Олимпийских играх с 1988 года из
разыгранных 24 медалей 20 также достались китайским спортсменам.
• Максимальная
скорость мяча для настольного тенниса была зафиксирована на World Fastest Smash
Competition (международных соревнованиях по сильнейшим ударам): новозеландец
Lark Brandt придал мячику скорость 112,5 км/ч (с диаметром мяча 38 мм).
• Игроки
мирового уровня способны «закрутить» мяч для пинг-понга до бешеных скоростей
(около 9000 оборотов в минуту).
• Мяч для
настольного тенниса в момент удара ракеткой испытывает такое же ускорение, как
и ружейная пуля в момент выстрела.
• Темп
обмена ударов в партии может быть свыше 120 ударов в минуту.
• Максимальное
количество ударов за минуту у мужчин – 162.Этот результат был зафиксирован в
матче между англичанами Десмундом Дугласом и Ники Ярвисом в 1976.
• Максимальное
количество ударов за минуту у женщин – 148. Этот ре-зультат был зафиксирован в
матче между англичанками Линдой Ховард и Мелоди Люди в 1977.
• Необходимость
придания сверх-вращения, а также возможность использования поступательных
скоростей мяча, недоступных при накате, делают топ-спин очень атлетичным
ударом, требующим задействования почти всех групп мышц. По комплексному
движению мышц физиологически удар топ-спином сравним с движением атлета,
метающего диск.
Рис. 12. Топ-спин
• При ударе
контр-топспином накладка ракетки испытывает экстремальные нагрузки, за
мгновение меняя направление сверх-вращения мяча из одной стороны в другую,
поэтому обычно у опытных игроков это приводит к разрывам накладок («пузыри») в
течение месяца тренировок.
• Появление
топ-спинов кардинально изменило настольный теннис, пре-вратив его в атлетичную
игру и самый быстрый вид спорта в мире. При скоростях в десятки километров в
час мяч пересекает стол за доли секунды, превышая физиологические возможности
человека по скорости реакции. Поэтому игроки, обменивающиеся в средней зоне
топ-спинами, подобны мастерам восточных единоборств, в том плане, что вынуждены
угадывать, куда попадёт мяч, в первую очередь по характеру движений соперника.
4. Настольный теннис и физика
4.1. Выправление помятого мячика
Рис. 13. Тепловое (хаотическое)
движение молекул воздуха
Помятый
мяч для настольного тенниса легко выправить, главное, чтобы на нём не было
трещин. Для этого нужно просто погрузить мяч в горячую воду (кипяток).
У этого
явление две причины: размягчение целлулоида при нагревании, и свойство газов
расширяться при повышении температуры.
Внутри
мячика – воздух. Молекулы воздуха участвуют в тепловом (хаотическом) движении.
Ударяясь о стенку мячика, молекулы воздуха создают давление на стенку. Снаружи
о стенку мячика тоже ударяются молекулы воздуха, и давление снаружи и внутри
скомпенсировано. Чем выше температура воздуха, тем больше скорости хаотического
движения молекул, и тем выше давление, оказываемое на стенку. При нагревании
мячика давление воздуха внутри него увеличивается, а снаружи давление остается
атмосферным. Поэтому вмятины выправляются. При дальнейшем нагревании мячик даже
может увеличиться в размерах.
4.2. Мячик в полете
Рассмотрим
силы, которые действуют на мячик для настольного тенниса при его полете.
Во-первых,
на теннисный мячик, как и на любое тело на Земле, действует сила тяжести,
направленная вниз.
Во-вторых,
на мячик действует сила сопротивления воздуха, направлен-ная в сторону,
противоположную направлению его движения, и зависящая от квадрата его скорости.
Перечисленные силы не учитывают то, что шарик вращается в
полете. Рассмотрим отдельно те эффекты, которые при этом возникают.
4.3. Вращение мячика в полете
Как же
влияет вращение на траекторию полета мяча? Ниже рассмотрены простые его случаи,
когда вращение происходит только в вертикальной плоскости, вперед или назад по
отношению к направлению полета мяча.
Рассмотрим
сначала обтекание потоком воздуха... самолетного крыла (рис. 14, крыло движется
справа налево).
Рис. 14. Подъемная сила, действую-щая на крыло
Обычное
крыло самолета имеет вогнуто-выпуклый профиль, причем выпуклостью вверх.
Воздух, обтекая крыло, разделяется на два потока: надкрыльевой и подкрыльевой
(соответственно, за кромкой крыла потоки сливаются в один). Так как длина пути
по верхнему участку профиля больше, чем по нижнему, то скорость надкрыльевого
потока должна быть больше, чем подкрыльевого. Из-за этого давление
подкрыльевого потока на поверхность крыла оказывается больше, чем надкрыльевого
– возникает подъемная сила.
Чем
больше разница в скоростях этих двух потоков, тем больше перепад в давлениях,
а, следовательно, и подъемная сила.
Конечно,
это несколько упрощенное объяснение, однако оно помогает понять, что же
происходит с вращающимся шариком во время полета.
Рис. 15. Подъемная сила, действую-щая на мячик
Заметим
также, что поверхность шарика не идеально гладкая, что приводит к возникновению
трения между поверхностью шарика и обтекающим его потоком воздуха.
При
нижнем вращении все происходит точно так же, как и с крылом. Участки
поверхности шарика, находящиеся внизу, двигаются навстречу набегающему потоку
воздуха, из-за чего скорость приповерхностного слоя потока снижается. Наоборот,
участки верхней половины шарика двигаются в том же направлении, что и поток,
т.е. назад по отношению к направлению движения, из-за этого скорость верхнего
приповерхностного слоя потока увеличивается (рис. 15, шарик движется слева
направо). Разность скоростей потоков, обтекающих мяч снизу и сверху, приходит к
возникновению подъемной силы.
Рис. 16. Прижимная сила, дей-ствующая на мячик
Кстати,
линейная скорость движения точек на поверхности шарика довольна велика: при
частоте вращения около 130 оборотов в секунду со-ставляет примерно 15 м/с!
Вспомните,
что крыло применяется не только на самолетах, но и на автомобилях, но уже для
создания силы, прижимающий автомобиль к дороге! Антикрыло имеет перевернутый
профиль, выпуклостью вниз.
Шарик,
имеющий верхнее вращение, замедляет приповерхностный слой потока, обтекающего
его сверху, и, наоборот, ускоряет нижний слой. Он ведет себя точно также, как и
антикрыло, образуя прижимную силу (рис. 16, шарик движется слева направо).
Такое
физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком
жидкости или газа, называется эффектом Магнуса, – образуется сила,
воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока (сила
Магнуса). Это является результатом совместного воздействия различных физических
явлений, таких как эффект Бернулли и образование пограничного слоя в среде
вокруг обтекаемого объекта.
При
отскоке шарика от стола проявляется еще один интересный эффект. Для шарика
можно говорить об угле падения на теннисный стол и об угле отражения. Если бы
теннисный стол был абсолютно гладким, угол падения и отражения были бы
одинаковыми. Однако на самом деле при ударе мяча о стол всегда есть трение, что
приводит к изменению соотношения между углами падения и отражения, в
зависимости от вращения шарика. Поверхность стола достаточно гладкая и поэтому
этот эффект не очень заметен.
Интересный
опыт можно провести с феном и мячиком для настольного тенниса. Струя фена
направляется вверх, в нее помещается мячик (рис. 17). Воздушная струя ударяется
о шарик и не дает ему падать. Когда шарик выскакивает из струи, окружающий
воздух возвращает его обратно в струю (эффект
Рис. 17. Опыт с феном и мячиком
Бернулли), т.к. давление окружающего воздуха, имеющего малую
скорость, велико, а давление воздуха в струе, имеющего большую скорость, мало.
До-полнительная возвращающая сила возникает из-за вращения мяча вследствие
эффекта Магнуса. Шарик будет удерживаться в струе воздуха даже при небольших
наклонах фена.
4.3. Мячик в воде
Рис. 18. Эффект Бернулли
Похожий
опыт можно провести в воде. Закройте сливное отверстие раковины (ванны) и
наполните ее водой на высоту 3-5 см. Подставьте шарик для настольного тенниса
под струю воды там, где она прорезает поверхность воды и отпустите его. Струя
не отбрасывает шарик, а захватывает его, и он остается в месте падения воды
(рис. 18). Под действием струи он совершает небольшие колебания.
В этом
опыте считалось само собой разумеющимся, что шарик плавает на поверхности воды
и не тонет. Между тем, плавает он тоже в соответствии с законами физики, а
именно, в соответствии с законом Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (или
газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости
(или газа). Эта сила называется силой Архимеда. Эта сила такова, что если шарик
погрузить полностью под воду, а потом его отпустить, то он просто выпрыгнет из
воды (рис. 19).
Рис. 19. Мячик выпрыгивает из воды под действием силы
Архимеда
Еще
одна сила, которая действует на шарик в воде – сила поверхност-ного натяжения.
Ее действие может наблюдаться в следующем опыте. Наполните стакан водой и
положите в него шарик (рис. 20). Теперь попро-буйте установить его в центре
стакана. Как видите это никак не удается – ша-рик прилипает к краю стакана
из-за действия силы поверхностного натя-жения – силы, препятствующей увеличению
площади поверхности жидкости.
Чтобы
все-таки установить шарик в центре необходимо добавить воды в стакан так, чтобы
мениск стал выпуклым. Тогда силы поверхностного натяжения автоматически
установят шарик в центр.
Рис. 20. Действие силы поверхностного натяжения на шарик
4. Заключение
В
работе приведены история настольного тенниса и сведения о современном
настольном теннисе.
С
помощью шарика для настольного тенниса были продемонстрированы различные
физические явления и эффекты: расширение газов при нагревании, сила тяжести,
сила сопротивление воздуха, эффект Магнуса, эффект Бернулли, закон Архимеда, поверхностное
натяжение жидкости.
Список литературы
1. http://ru.wikipedia.org
2. http://dyhs2.ucoz.ru/
3. http://tabletennis.hobby.ru
4. http://festival.1september.ru/articles/601050/
5. http://www.rustt.ru
6. http://www.joola.ru/catalogue/297/
7. http://89.28.209.150/go/print/Experiment_405.html;jsessionid=acwqWiiNAs25?topic_id=3&collection_id=81
8. http://profsokolov.chat.ru/opiti.htm
9. http://www.alfawebstudio.ru/tabletennis/vosstanovim-sharik-dlya-nastolnogo-tennisa.html
10. http://class-fizika.narod.ru/o40.htm
11. http://xreferat.ru/103/3254-1-nastol-nyiy-tennis.html
12. http://mmo-ufk.ucoz.ru/table_tennis.ppt
| 
