pro теннисный мяч и корт часть 1

 

Когда мы смотрим теннис, мы c огромным интересом следим за единоборством происходящим  между спортсменами на корте и мало задумываемся о том, что помимо  индивидуального мастерства игроков, на результат игры  могут оказывать влияние и другие  вещи. Международная теннисная федерация (the International Tennis Federation)  уделяет им огромное внимание. Речь идёт не только  о правилах игры, которые устанавливает ITF и по которым играют в теннис профессионалы . Кроме этого, ITF обеспечивает теннис ещё и стандартами, которых должны строго придерживаться все организаторы теннисных турниров, начиная от  фьючерсов и заканчивая Турнирами Большого Шлема. Эти стандарты касаются геометрии теннисных ракеток, размеров мячей, покрытий теннисных кортов, их оборудования и  много другого. Эти детали очень важны в теннисе. Например, болельщики часто спорят о покрытиях и скорости кортов, о мячах и  высоте отскока мяча в зависимости от покрытия кортов, а ведь именно эти вопросы исследует, тестирует , стандартизирует  и регламентирует  ITF.  Давайте посмотрим как они это делают. Я предлагаю вниманию только  некоторые отрывки  из предписания  ITF 2014 года, которое  касается мячей и покрытий кортов. Это предписание ITF вступило в силу с 7 января и будет действовать, как минимум в ближайшие пару лет, пока в них не внесут изменения.

таблица 1

В данной инструкции вначале говорится о мячах, то есть какими они должны быть. Мяч должен состоять из резиновой камеры наполненной под давлением воздухом и иметь однородную наружную поверхность, его текстильная оболочка может состоять из шерсти, хлопка и нейлона. Если на нем имеются какие-либо швы, они должны быть гладкими. Мячи должны отвечать требованиям, приведенным выше в таблице 1. Из этой таблицы мы видим 4 типа теннисных мячей, которые классифицированы ITF по типам скорости.1-тип быстрый, 2 - средний, 3 - медленный и 4 тип мячей предназначен для высокогорья, которое начинается с высоты 1219 над уровнем моря. Цвет может быть только белым или желтым. Для сведения добавлю, что в цвет мячей может быть любым, допустим  оранжевым или красным. Правда мячи разных цветов предназначены в основном для детей и подростков занимающихся теннисом. Опять же цвет означает высоту отскока и примерный рост юного игрока. Для детей(6 лет) с ростом до 1,16 м рекомендуются красные мячи с высотой отскока до 1.05 м, при росте до 128 см - оранжевые мячи с отскоком до 120 см, при росте 138 см - зелёные мячи с высотой отскока до 138 см и мячи обычного желтого цвета с отскоком до 147 см пригодны для игроков с ростом не менее 170 см.

рисунок 1

Более важным стандартом, чем цвет является размер мяча и его вес. Метод определения размеров мяча, на специальном оборудовании которое мы видим на рисунке 1, строго определён инструкцией  ITF. Размер мяча, его диаметр определяют следующим образом. Для  этого существует два калибровочных кольца. Попросту говоря, они представляют собой  дырки разных диаметров в металлических пластинах одинаковой толщины 0,318 см. Можно сказать, что эти калибры похожи на  бублики и их дырки. При замерах мячей типа 1 («быстрый») и типа 2 («средний») пластины должны  иметь  отверстия диаметром 6,54 см ( поменьше) и 6,86 см ( побольше). Внутренняя поверхность калибра должна иметь выпуклый профиль с радиусом 0,159 см. Под действием силы собственного веса мяч при любой ориентации должен проходить сквозь большее отверстие, но не должен проходить сквозь меньшее. При замерах мячей типа 3 («медленный») в пластинах должны быть  отверстия диаметром 7.00 см и 7,30 см соответственно. Обратите внимание, что медленные мячи больше по размеру.

рисунок 2

Очень важной процедурой в тестировании мячей, является испытание их на деформационные нагрузки трёх разновидностей, как видно из рисунка 2 выше. Честно говоря, я лично здесь не совсем разобрался, что это за деформации - прямая и обратная. Поэтому и вас не буду вводить в заблуждение. Прямое  это понятно - прямое давление на мяч. Возможно обратная деформация это реакция внутреннего давления в мячике, на давление извне. Замеряют её в тот момент когда мяч рапрямляется и приходит в своё обычное состояние, после того как он был предварительно сдавлен. Замеряют эти давления с помощью специального аппарата Стивенса.

Как измеряют прыгучесть самого мяча, мы видим на рисунке 3 который находится ниже. Мяч сбрасывают с высоты 254 см на ровную жесткую горизонтальную поверхность. Из прожектора сбоку направляют луч на отражающую панель - зеркало. Луч отражаясь идёт в направлении отскочившего мяча и мяч попадает под этот отражённый луч. Тень мяча фиксируется на размеченном в сантиметрах  экране, а видеокамера записывает эти данные. Так получают точную высоту отскока тестируемых мячиков.

рисунок 3

На таблице 2 ниже описаны стандарты для мячей, с помощью которых  тестируют уже поверхность корта. Это самая важная часть испытаний, так как концепция научных исследований ITF, как раз и сводится к определению физических свойств различных поверхностей кортов во взаимодействии их с  мячом, то есть во время  их контакта. Мы видим что в этой таблице так же указаны диаметр, вес, прямое и обратное давления и высота отскока(Rebound) мяча. А также указан состав поверхности мяча - шерсть и нейлон. Через  скорость отскока мяча и высоту его отскока определяют скорость корта, его темп. 

 

таблица 2

На  рисунке 4 мы видим пушку из которой на тестируюмую поверхность корта выстреливаются мячи. Лазеры замеряют скорость мяча до его контакта с поверхностью и затем сразу же после отскока. Принцип определения скорости прост. Лазеры это красные кружки выстроеные вертикально по линии. В каждой коробочке по две таких вертикали. Первая линия лазеров (как секундомер)засекает мяч в момент времени t 1  когда он  пролетает мимо них, вторая вертикаль в момент времени t 2 делает тоже самое - засекает время когда мяч пролетает мимо неё. Расстояние между вертикалями известно. Разница t = t 2-t 1 и есть то время за которое мяч пролетает между двумя вертикалями. Дальше всё как в школе, зная время и расстояние, мы получаем скрость мяча до соприкосновения с кортом. Во второй коробочке точно также измеряют скорость уже отскочившего мяча. Вычисляются горизонтальные и вертикальные скорости мяча, до его соприкосновения с кортом и после соприкосновения.

рисунок 4

После всех этих процедур тестируют уже настоящий корт по секторам и направлениям, которые показаны на рисунке 6  ниже. Корты проверяют на его топографию. Это означает, что его поверхность должна быть ровной и плоской. Тестируют корт и  на равномерность консистенции в разных его точках. Это тоже очень важно как для отскока мяча, так и для поглощения нагрузок на голеностоп спортсмена. Когда я разбирался как устроено покрытие на Ausralian Open, выяснилось, что на харде  за безопасность и здоровье голеностопа отвечают средние мягкие слои харда, ( хард это многослойное покрытие), которые поглащают удары стопы. А вот за скорость и высоту отскока отвечает самый верхний окрашенный суперпрочной краской слой. Почему? Потому что в нём растворены прочные пластмассовые или отшлифованные песчанные микро гранулы, которые в основном создают текстуру покрытия. По сути  это является главной характеристикой  покрытия, определяющей его коэффициент трения, от которого в свою очередь зависит скорость отскока мяча и высота его отскока. Чем больше будет таких гранул в составе покрытия, тем шершавее и медленнее будет корт и отскок будет выше. И наоборот. 

рисунок 5

Именно на этом базируются расчёты  ITF при определении скорости покрытия корта, его темпа. Посмотрим как об этом говорится в предписании. Основные свойства поверхности корта определяются во-первых его коэффициентом трения coefficient of friction (COF) и  во-вторых -  его коэффициентом реституции coefficient of restitution (COR). Это ключевые физические величины по мнению ITF. 

1) friction слово знакомое всем, надеюсь не по наслышке. В данном случае это трение, то есть сопротивление поверхности корта  движению объекта (мяча) при контакте. От коэффициента трения ( COF ) поверхности корта зависит суммарное  соотношение горизонтального и вертикального векторов  отскока мяча от поверхности. Более грубая  поверхность имеет больший  COF, вызывая большее снижение горизонтальной скорости и поверхность «играет медленнее». То есть темп игры на такой поверхности медленнее. 

2) restitution тоже слово известное означающее возврат, но скорее как термин юридический. У ITF это означает несколько другое конечно. Энергия реституции -это энергия с которой поверхность возвращает мяч  после удара. То есть  можно сказать, что это  свойство поверхности к поглощению  энергии мяча, реакция  корта на  удар мяча, которая  проявляется как уменьшение его вертикальной скорости  после удара о корт. Коэффициент реституции ( COR ) представляет собой соотношение вертикальных  скоростей мяча до и  после отскока. Поверхность, обладающая более высоким отскоком, обладает  более высоким COR и обычно воспринимается по игре как более медленная, потому что игрок имеет больше времени, чтобы дотянуться до мяча. ITF в своих исследованиях применяет ещё целую кучу данных по различным скоростям  и  довольно много математических  формул. Я не буду их приводить, потому что это будет уже и скучно и тяжко для мозга, но если кто-то захочет разобраться самостоятельно - может посмотреть их здесь. На основе своих опытов и вычислений ITF составили таблицу классифицирующую скорость  кортов. Тут обязательно нужно добавить, что здесь используется сочетание коэффициентов COF и COR. Cначала была  определена некая теоретическая универсальная поверхность корта, с  учётом опять же универсальных атмосферных  условий. Сравнивая эту теоретическую поверхность с тестируемыми поверхностями, получают  показатель CPR - Court Pace Rating categories. Как я понял это такой рейтинг поверхностей относительно теоретического эталона выраженный в цифрах. Здесь уже  сложно да? Ну мне по крайней мере было сложно всё это точно понять. Поэтому я упрощаю задачу и воспользуюсь уже готовыми таблицами ITF. 

 

таблица 3

По классификации ITF существует 5 типов покрытий корта отличающихся по скорости, темпу игры :1 тип - медленный,2 средний медленный, 3 средний, 4 средний быстрый и 5 просто быстрый. К 1 категории точно относятся все грунтовые покрытия, но есть в этом списке и хардовые. Хард к тому же присутствует во всех категориях. К самой быстрой 5 категории раньше относилось в первую очередь травянное покрытие. Но так было раньше. А сейчас оказывается уже нет. Даже траву замедлили. Опять же цифры внутри  таблицы это показатели CPR. А цифры по осям таблицы показатели  COF и COR . То есть можно ориентироваться на них и понимать, что с увеличением коэффициента трения корт замедляется. И наоборот. Тоже самое происходит с увеличением коэффициента реституции. COR увеличивается и увеличивается отскок мяча - значит у спортсмена больше времени на обработку мяча, то есть корт считается медленее. Ну, а  при низком отскоке игрок имеет меньше времени на ответный удар, из-за этого темп игры ускоряется, поэтому и корт считается  более быстрым. И в этой таблице что идёт ниже, категории кортов по скорости ориентированы по показателю CPR. Медленный корт не больше 29, быстрый от 45. Эти цифры не обозначают скорость в чистом виде, которая измеряется в м/с. Эти цифры обозначают скорость корта. Скорость темпа игры. Исходя из этого CPR  это скорее всего тоже коэффициент. На быстрых кортах ITF предписывает играть медленными типами мячей, а на медленных кортах - быстрыми типами мячей.

таблица 4

Насколько я помню, на Ausopen установлено хардовое покрытие торговой марки Plexipave - Plexicushion Prestige AUS, которое относилось к 4 типу поверхностей, то есть средне быстрому. Было много споров на эту тему. Организаторы утверждали, что они ускорили в этом году  покрытие. И Надаль подтверждал слова своего друга Грега Тилли. Однако, Федерер и некоторые другие игроки, кажется особых изменений не заметили. Но наверное всё таки корты ускорили немного. Я предполагаю, что и покрытие Decoturf для US Open также относится к 4 типу. По крайней мере в списке 5 категории я его не нашёл, а вот в 4  есть  DecoColor. Как мне кажется, американское покрытие всё же  быстрее австралийского. Возможно они различаются по технологии изготовления - для US Open применяется оплавленные песчанные гранулы, то есть кварц, минерал, а не пластмасса как в Plexipave. Кстати, хоть названия брендов и разные,но изготавливаются они на одном заводе в Калифорнии, по одному и тому же адресу. Есть в списке медленных покрытий и корты Индиан Велс - Plexipave IW. Хотелось бы узнать точно какое покрытие установлено на других хардовых мастерсах. Кстати ITF перечисляет всех своих официальных партнёров и поставщиков теннисного оборудования, вплоть до сертифицированных лабораторий проводящих научные исследования, часть из которых я тут описал. Там есть и Babolat, и Wilson, и Decoturf, и Plexipave и многие многие другие известные бренды.Так, что если знать точно как называется покрытие допустим в Майами, то можно узнать к какой категории оно относится по классификации ITF. Тоже самое можно узнать и о грунтовых покрытиях мастерсов в Монако или Рима или Мадрида. Помните синий грунт? Кстати, американский зелёный считается более быстрым чем европейский красный, да наверняка он таким и является на самом деле. Много интересного об этом и многом другом можно узнать на сайте теннисной энциклопедии от Игоря Ивицкого.