Sapere Scienza

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Il colpo di racchetta

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Qualche giorno fa ho visto la finale del singolare femminile del torneo di Wimbledon, nella quale si sono fronteggiate la piccola rumena Simona Halep e la massiva afro-americana Serena Williams. Come ex-giocatore di tennis, poche cose mi dilettano tanto quanto un colpo eseguito a regola d'arte. In quanto fisico, il mio piacere è accresciuto dal vedere in azione una così ampia varietà di leggi meccaniche, che non coinvolgono solo la palla e la racchetta, ma anche i movimenti e gli equilibri del corpo, l'elasticità degli arti, i meccanismi dello scatto e dell'accelerazione e così via. Ciò vale per tutti gli sport, naturalmente, ma la varietà di situazioni che si presentano nel tennis non ha eguali.

 

La legge base che descrive le modalità dell'impatto della palla contro il piatto corde è quella della conservazione della quantità di moto complessiva dei due corpi, ossia della somma dei prodotti massa per velocità di ciascuno. La massa della racchetta non è ben definita perché contiene i contributi del braccio e della spalla del giocatore, in parte solidali con essa. In un urto elastico della palla contro un muro, per la conservazione della quantità di moto, questa rimbalzerebbe indietro con la stessa velocità con cui vi arriva. Nel caso della racchetta, alla velocità di rimbalzo viene ad aggiungersi quella impressa dalla racchetta, che cede alla palla parte della sua quantità di moto. Di norma, quindi, la palla riparte con maggior velocità di quella d'arrivo.

 

Tale situazione si riscontra sempre quando ad affrontarsi sono campioni come Djokovic e Federer: gli epici attori della finale del torneo maschile, cinque ore di gioco, un record per Wimbledon. L'incremento di velocità che la palla subisce nell'urto, viene chiamata accelerazione da molti commentatori televisivi, anzi "accellerazione", con due elle, ciò che svela insieme i loro limiti linguistici e scientifici. Infatti, con accelerazione in fisica si intende la variazione di velocità di un corpo nel tempo quando esso si trova sottoposto a una forza permanente – legge di Newton F = ma – e non quella conseguente a un urto, dove la forza, quella elastica associata allo schiacciamento della palla contro le corde, è di natura impulsiva e operante per un tempo brevissimo (si veda la figura). Dopo l'urto, la palla avanza per inerzia e l'unica forza agente su di essa, semmai, è quella frenante dovuta all'attrito dell'aria.

 

Urto Palla-Corda

 

In quale punto la palla deve andare a colpire perché il tiro sia ben assestato, ossia la racchetta non produca contraccolpi sulla mano, torsioni dell'impugnatura, vibrazioni nel braccio? Si potrebbe pensare che tale punto sia il centro del piatto corde, punto detto Cop (centro di percussione), ma non è così. Naturalmente, affinché l'impugnatura non ruoti nella mano, l'urto deve avvenire lungo l'asse, la linea di prolungamento del manico. Ma al centro del piatto corde, se pure è vero che il contraccolpo sulla mano è minimo, si perde in potenza e si producono vibrazioni nel braccio.

 

La minima vibrazione si ha se il colpo avviene un poco sopra il centro del piatto corde, nel cosiddetto Nodo. La massima potenza invece un poco sotto, cioè più vicino al bordo inferiore della cornice (punto detto Cor, ossia di massimo coefficiente di restituzione). Non ho spazio per entrare nei dettagli, dirò solo che nel caso della massima potenza, la leva mano-COR è più corta e ciò consente di trasferire alla palla maggior velocità.

 

Invito il lettore a verificare quest'ultima affermazione bloccando la racchetta in una morsa, lasciando cadere sulle corde una palla, sempre dallo stesso livello, e misurando l'altezza del rimbalzo. Troverà che essa è massima quando la palla cade sul Cor e sempre minore se ci si sposta verso il Nodo.

 

Punti Nevralgici Racchetta Tennis

 

Immagine di copertina: Simona Halep. Credits: Carine06 from UK [CC BY-SA 2.0]

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Andrea Frova

Andrea Frova, nato a Venezia, già Ordinario di Fisica Generale alla Sapienza, ha fatto ricerca nel campo della luce e delle proprietà ottiche dei semiconduttori. È autore di molte pubblicazioni scientifiche nelle maggiori riviste internazionali. Ha anche scritto testi di divulgazione, saggi musicologici e libri di narrativa. Ha vinto il "Premio Galileo per la divulgazione scientifica" nel 2008 con Se l'uomo avesse le ali (Rizzoli-BUR), e il "Premio Città di Como" con il saggio storico-scientifico Newton & Co. - Geni bastardi (Carocci 2015). Il suo ultimo libro è Luce, una storia da Pitagora a oggi (Carocci 2017).

copertina   luglio-agosto 2019

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