Mreža na autoputu

Mada je tek pre nekoliko godina „otkrivena“ u Srbiji, teniska igra u današnjem obliku postoji od XIX veka i o njoj je gotovo sve poznato, uključujući i fiziku tenisa. Budući da fizika kao nauka pretenduje da opiše sve što postoji u prirodi, fizičari se ne ustručavaju da opišu i tenisku igru. Kako bi se to postiglo, neophodno je početi od osnovnog pitanja – koji fizički procesi su prisutni u teniskoj igri? Naime, postoje dve vrste takvih procesa: procesi kretanja i sudarni procesi.

Više pojava na teniskom terenu spada u procese kretanja. Pre svega, kretanje loptice kroz vazduh može da bude veoma zanimljivo, posebno ako teniseri ne udaraju loptu ravno, nego tako da je pri udaru i zarotiraju. Loptica nastavlja da se kreće i nakon udara u podlogu. Sa druge strane, važno je i kretanje igrača – dobro kretanje tenisera po podlozi je neophodno da bi teniser uopšte mogao da stigne do loptice i udari je.

Među sudarnim procesima, najbitniji je onaj kad teniser udara lopticu i na taj način određuje u koji deo terena protivnika će je poslati. Način sudara loptice sa podlogom umnogome određuje način njenog daljeg kretanja. Konačno, na teniskom terenu postoje i sudarni procesi koji nisu deo zvanične igre – može doći i do sudara reketa sa podlogom, kad se teniser iznervira i baci reket na pod, nakon čega najčešće dolazi do lomljenja reketa.

Servis

Cilj tenisera koji servira je da pogodi polje protivnika predviđeno za servis, tako da ovaj po mogućstvu ne uspe da vrati taj servis. Koliko zapravo vremena ima teniser koji prima servis da reaguje? Dužina teniskog terena je oko 24 metra, a najbrži ikada izmeren servis je odservirao hrvatski teniser Ivo Karlović u martu ove godine – njegova brzina iznosi 251 km/h. Kad uzmemo u obzir ove brojeve za dužinu terena i brzinu servisa, lako izračunavamo da lopta nakon snažnog servisa putuje samo 0,34 sekunde do protivnika. Pritom, vreme za koje čovek uopšte može da reaguje na neki nagli događaj je oko 0,2 sekunde, što znači da je vreme putovanja loptice jedva nešto veće od toga. Zato je zaista izuzetno teško vratiti tako jake servise. Ispostavlja se da je brzina loptice čak veća od brzina automobila na autoputu. Zamislite da se iznenada nađete na autoputu na kome jure kola koja su samo 20 metara udaljena od vas. Da li biste uspeli da pobegnete? Ipak, teniseri uspevaju nešto da učine u takvim okolnostima. Naime, teniseri koji primaju servis pokušavaju da predvide gde će protivnik poslati loptu još dok je ovaj baca i na taj način sebi povećavaju šanse da vrate servis. S druge strane, teniser koji servira se trudi da uvek baca lopticu na isti način bez obzira gde će servirati i time sprečava protivnika da predvidi servis. Najbolji teniseri sveta su baš oni kojima uspeva da „sakriju“ svoj servis.

Linijske sudije

Ako je teniserima teško da prate loptu, još teže je linijskim sudijama, posebno u slučaju kad lopta padne blizu aut-linije i nije jasno da li je aut ili nije. Naime, možemo da pretpostavimo da je oblast u blizini linije veličine oko 20 centimetara. Loptica koja se kreće brzinom od 250 km/h prođe tu oblast za svega 2,9 milisekundi. Linijski sudija treba da utvrdi šta se desilo u tako kratkom vremenskom intervalu. Sudeći po brojevima, to izgleda potpuno nemoguće, ali činjenica je da linijski sudija može da prati ceo let lopte i na osnovu toga ipak uspeva da zaključi da li je loptica pala u aut ili ne. Greške su naravno neminovne. Zato je pre nekoliko godina u tenis i uveden takozvani hawkeye (oko sokolovo) sistem, koji se sastoji od nekoliko kamera koje prate putanju loptice. Igrač onda može, kad posumnja u odluku sudije, da zatraži da kompjuterski sistem proveri da li je bio aut ili nije.

Spora i brza podloga

Veoma bitan faktor u svim teniskim mečevima je i podloga na kojoj se meč igra. Tip podloge veoma utiče na način odskakanja loptice, ali i na kretanje igrača. Ako uporedimo dve loptice koje istom brzinom i pod istim uglom padaju na šljakastu i travnatu podlogu, loptica koja odskoči na šljaci će biti sporija i odskočiće pod većim uglom, a loptica na travi će biti brža i odskočiće pod manjim uglom. Zato se šljaka smatra sporom, a trava brzom podlogom. Poeni na šljaci obično traju znatno duže nego na travi jer igrač ima više vremena da stigne do loptice nakon njenog odskoka. I kretanje igrača se veoma razlikuje na šljaci i na travi. Kad igrač na šljaci želi da se zaustavi, ima mogućnost da „otkliza“. Na travi je teže zaustaviti se, a pokušaj takvog proklizavanja najčešće završava padom.

„Slajs“ kretanje

Šta sve utiče na kretanje teniske loptice kroz vazduh? Najpre, na lopticu kao i na svako drugo telo na zemlji deluje sila gravitacije. Kad bi na nju delovala samo gravitacija, putanja lopte bi bila prilično pravilna. No, na lopticu takođe deluje i sila otpora vazduha, ali i ona u suštini samo usporava lopticu. Međutim, ipak, usled interakcije loptice sa vazduhom, dolazi i do još jednog veoma zanimljivog efekta, koji igrači mogu da iskoriste. Naime, prilikom servisa igrači često koriste takozvani slajs servis, pri kome loptica ima krivudavu putanju, i završava u samom ćošku polja za servis, kao da beži od protivnika. Pri takvom servisu igrač lopticu udara tako da joj pored brzine saopštava i određenu brzinu rotacije. Ali, zašto loptica koja rotira ide po krivudavoj putanji? Efekat koji dovodi do ovoga zove se Magnusov efekat. Kad loptica rotira, vazduh koji teče oko nje ima različitu brzinu u različitim tačkama na površini loptice. Prema Bernulijevom zakonu, to dovodi do razlike pritisaka i sile usmerene normalno na pravac kretanja loptice. Ovaj efekat takođe objašnjava kako je moguće u fudbalu dati gol iz kornera ili izvesti slobodan udarac tako da lopta prosto zaobiđe živi zid.

Nadmorska visina

Koji su još bitni faktori koji određuju kretanje loptice kroz vazduh? Verovali ili ne, nadmorska visina je izuzetno bitan faktor. Naime, atmosferski pritisak na moru je 101 kilopaskala (kPa), dok na primer na nadmorskoj visini od 2000 m, što odgovara planini kao što je Kopaonik, taj pritisak iznosi oko 80 kPa. Zbog manjeg pritiska, vazduh na većoj nadmorskoj visini je znatno razređeniji, pa je zbog toga i otpor vazduha manji. Zato loptica udarena istom brzinom na većoj nadmorskoj visini leti na veću daljinu. Koliki je značaj nadmorske visine, govori i slučaj od pre dve godine kad je došlo do sukoba između španskih teniskih reprezentativaca i čelnika njihove federacije. Naime, španski teniseri su želeli da Dejvis kup meč protiv SAD igraju u nekom primorskom mestu, a federacija je želela iz komercijalnih razloga da se meč igra u Madridu koji je na 650 metara nadmorske visine. Španski igrači su smatrali da bi im odgovarala manja nadmorska visina gde su lopte sporije zbog većeg otpora vazduha.

Teniski reket

U osnovnoj školi se iz matematike uči da trougao ima nekoliko značajnih tačaka, kao što su centar upisane kružnice, centar opisane kružnice, težište i ortocentar. Kao i trougao, tako i teniski reket ima neke specijalne tačke:

* Mrtva tačka – tačka na reketu na kojoj je prenos energije između loptice i reketa maksimalan. Ako primate jak protivnikov servis, definitivno ne želite da udarite lopticu ovim delom reketa, jer će sva energija loptice preći na reket. S druge strane ako servirate, baš želite da udarite lopticu ovim delom reketa, jer želite da prenesete svu energiju zamaha na lopticu.

* Čvor vibracija – kad loptica udari u reket, ona pobuđuje vibracije reketa (koje možemo čuti, kao što čujemo neki muzički instrument). Ipak, ako loptica udari u tačku koja se prilikom vibracija ne mrda (čvor vibracija), onda neće doći do pobude vibracija reketa. Igrač tada ne oseća neprijatnost u ruci prilikom udarca, jer vibracije reketa inače dovode do osećaja nelagode u ruci. Kad igrač udari lopticu ovom tačkom reketa, on oseća da je veoma lako udario lopticu.

* Centar udara (centre of precussion, COP) – kad loptica u udari u reket, ona proizvodi i translaciono i rotaciono kretanje reketa. COP je takva tačka da je brzina drške reketa tada jednaka nuli. To je dakle tačka reketa kojom bi igrač želeo da udari lopticu, ali nažalost, ona se zapravo ne nalazi na žicama. U praksi treba uračunati i ruku igrača, pa je ova tačka pomerena znatno niže.

Novak, Vimbldon 2010.