- Motivacija
Čak i površno gledajući tenis uočava se da je to igra u kojoj je
preciznost jedna od važnijih vrlina. Npr. igrač koji na osnovnoj
crti udara lopticu u visini struka brzinom od 100 km/h, mora loptici
dati putanju s preciznošću unutar 1 .
Uputi li je
0,5
prenisko, zapet će u mreži, udari li je 0,5 previsoko past će na protivnikovu osnovnu crtu. Naravno da dodatna
rotacija loptice može tu toleranciju povećati ili smanjiti, zavisno o
smjeru rotacije. Imajući na umu da vrhunski igrači kao što je Goran Ivanišević
rutinski ubacuju lopticu u
igru brzinama čak i iznad 200 km/h, vidimo da je preciznost vrlo
važna. Viši igrači su u prednosti, jer loptica ubačena u igru s veće
visine "vidi" veće polje. Međutim, udariti loptu na maksimalno
dohvatljivoj visini i dati joj povoljnu rotaciju je vrlo teško, tako
da se gubi povoljan utjecaj rotacije. Nadalje, početnici su možda
primjetili da im je pri ubacivanju loptice u igru lakše pogoditi
polje za serviranje ako serviraju dalje od osnovne crte. To je zato
jer loptica u tom slučaju ima zakrivljeniju putanju, pa "vidi"
veće polje.
Vidimo da preciznost udarca ovisi o više parametara
(brzina, mjesto udarca, rotacija), ali također zavisi i o načinu
zamahivanja reketom.
Možemo li savjetovati tenisačima kako udarati lopticu u cilju
što veće preciznosti? Npr. je li bolje zamahivanje cijelim tijelom, rukom
ili zglobom?
- Problem
Kako udariti tenisku lopticu, s kojom brzinom, pod kojim kutem, s kojom
rotacijom? Kako zamahnuti: iz ramena, lakta ili zgloba?
- Modeli
Kinematika materijalne točke u polju vanjske sile (kosi i horizontalni hitac.
(Početni, za niže razrede.)
Rotirajuća kugla koja se giba u realnom fluidu uz prisustvo vanjskih
sila. (Napredni.)
- Očekivani rezultati
Treba kvantitativno odrediti kinematiku teniske loptice, dakle
odrediti joj trajektoriju.
Naći ispravne (u teniskom smislu) putanje, varirajući brzinu udarca,
mjesto i visinu na kojoj je udarena loptica te vertikalni i horizontalni
kut pod kojim je udarena. Naći zavisnost uspješnog udarca o dva
parametara, fiksirajući ostale parametre. (Naprimjer, vertikalnog kuta
o brzini ili vertikalnog kuta o horizontalnom.)
Kvalitativno odrediti
utjecaj anatomije, tj. dužine ruku i visine, te stila udaranja (zamah
tijelom, rukom ili šakom) na preciznost.
Odrediti prostorni kut za ispravni servis Gorana Ivaniševića, pod
pretpostavkom da servira s visine od 270 cm brzinom od 210 km/h.
Napraviti računalni program koji uz zadane početne uvjete iscrtava
putanju loptice.
Napredniji projekt mora još i dati kvalitativnu procjenu utjecaja rotacije
(felša) loptice na njenu putanju i to ugraditi u računalnu simulaciju.
- Cilj
Početni projekt.
Upoznati osnovne pojmove i veličine kinematike. Ohrabriti učenike u
numeričkim proračunima. Uočiti kako se tretiraju problemi s više
nezavisnih parametara. Naučiti prikazivati dobivene rezultate
grafički te koristiti računalo za izračune.
Napredni projekt.
Upoznati osnovne pojmove i veličine u mehanici fluida; strujnica,
polje; gustoća, brzina, tlak, sila; laminarno (bezvrtložno) i
turbulentno (vrtložno) istrujanje; granični sloj, zaustavna točka.
- Za daljnje čitanje:
http://www.phys.washington.edu/~young/208A/
MENTOR:
mr.Ante Aničić, Institut za fiziku, e-mail:anicic@ifs.hr
|