حركة كرة التنس الأرضي:
إن تقييم الكرة الخاصة بالتنس الأرضي يجب أن يتم من الناحية الفنية والناحية الخططية للعبة، حيث تؤدي حركة ضرب الكرة إلى دورانها حول محورها ممّا يؤثر في مكان طيرانها وقوة ردَّها من الأرض، وبسبب استدارة شكلها فإن الكرة تستطيع أن تتدحرج على الأرض وتنط وتطير في الهواء، وبسبب مرونتها فإنه كلما زادت قوة ضغط الكرة على الأرض تزداد أيضاً قوة ارتدادها من الأرض كما تزداد سرعتها تِبعاً لذلك.
وعندما تُضرب الكرة في لعبة التنس غالبًا ما يتم إضفاء الدوران عليها للتأثير على مسارها وارتدادها، والطرق الثلاث الأكثر شيوعًا لضرب كرة التنس هي المسطح (بدون دوران)، أو بالدوران العلوي، أو التقطيع، حيث يؤثر نوع الدوران الذي يتم وضعه على الكرة على مسارها في الهواء، وكذلك كيفية ارتدادها.
تأثير الدوران على حركة التنس الأرضي:
التأثير الأول:
إن الدوران هو عبارة ظاهرة فيزيائية تضفي قوة إضافية على جسم يدور، حيث يتسبب دوران الكرة في أن تكون قوى السحب في أعلى وأسفل الكرة غير متساوية، ففي حالة الدوران الخلفي يكون السحب في أسفل الكرة أكبر منه في الجزء العلوي منها؛ لأن السرعة العرضية لقاع الكرة في نفس اتجاه سرعة مسار الكرة، وهذا يعني أن الجزء السفلي من الكرة له سرعة أكبر بالنسبة للهواء المحيط به مقارنة ببقية الكرة؛ ممّا ينتج عنه قوة سحب متزايدة.
وبالمثل يتم تقليل السحب في الجزء العلوي من الكرة؛ لأن الجزء العلوي من الكرة له سرعة أقل بالنسبة للهواء المحيط بها عن بقية الكرة، حيث يمكن اعتبار قوى السحب هذه على أنها تمارس ضغطًا غير متساوٍ على الكرة، مع قوة سحب أكبر تقابل ضغطًا أكبر، ثم يتسبب فارق الضغط الناتج في قوة محصلة على الكرة في اتجاه الضغط المنخفض، ففي حالة الدوران الخلفي ينتج عن ذلك قوة تصاعدية على الكرة، وفي حالة الدوران العلوي ينتج عن ذلك قوة هبوط على الكرة.
التأثير الثاني:
إن الكرة التي تضرب بدون دوران والمعروفة أيضًا باسم الضربة المسطحة لا تدور بأي سرعة زاوية كبيرة لأنها تطير في الهواء، لضرب الكرة بالدوران العلوي يقوم اللاعب بتدوير رأس المضرب فوق الجزء العلوي من الكرة أثناء الضربة، حيث يؤدي هذا إلى إحداث عزم حول مركز الكرة ممّا يؤدي إلى تدوير الكرة مع دوران أمامي أثناء طيرانها، ويتميز الدوران العلوي بالسرعة العرضية لقمّة الكرة التي تشير في نفس اتجاه مسار الكرة.
كما يؤدي ضرب الكرة بالدوران العلوي إلى تأثير قوة ماغنوس على الكرة بشكل عمودي على سرعة الكرة في الاتجاه الهبوطي، ونظرًا لوجود قوة هبوط إضافية على الكرة يمكن للاعبي التنس ضرب الكرة بسرعة أكبر وجعلها تهبط في الملعب، إذا قاموا بتطبيق الدوران العلوي على الكرة عند ضربها، بالإضافة إلى ذلك يمكن أن تضرب الكرات أعلى الشبكة ممّا يجعل إرجاع التسديدة أكثر صعوبة؛ وذلك لأن القوة الإضافية للأسفل تسحب الكرة لأسفل، وينتج عن هذا أيضًا ارتداد أعلى للكرة.
التأثير الثالث:
لضرب الكرة بالدوران السفلي أو الخلفي يقوم اللاعب بضرب ظهر المضرب بزاوية ويمررها تحت الكرة عند ضربها، وهذا النوع من اللقطة يسمى شريحة، فإنها تمارس عزمًا حول مركز الكرة ممّا يؤدي إلى دوران الكرة مع الدوران للخلف أثناء طيرانها، حيث يتميز القوس السفلي بالسرعة العرضية لقمَّة الكرة التي تشير في الاتجاه المعاكس كمسار الكرة.
كما يؤدي ضرب الكرة بالدوران العلوي إلى تأثير قوة الحركة على الكرة بشكل عمودي على سرعة الكرة في الاتجاه التصاعدي، ونظرًا لوجود قوة تصاعدية إضافية على الكرة يبدو أن الكرة “تطفو” في الهواء أثناء تحليقها، وبالتالي يتم ضرب لقطات الشريحة بشكل عام على مستوى منخفض فوق الشبكة وبسرعة بطيئة نسبيًا؛ من أجل منعها من الخروج من حدود ملعب التنس الأرضي.
وينتج عن هذا الارتداد السفلي للكرة، وبالإضافة إلى ذلك يسمح تقطيع الكرة للاعب بضرب الكرة إلى مكان محدد في ملعب الخصم، ومع ذلك نظرًا للطريقة التي يتم بها ضرب اللقطات المقطوعة إذا حاول اللاعب قطع كرة تتحرك بسرعة، أو ضرب شريحة بقوة شديدة، فيمكنه بسهولة ضرب الكرة خارج الحدود.
التأثير الرابع:
يؤثر ارتداد كرة التنس بشكل كبير على الطريقة التي يمكن بها لجهاز الاستقبال إرجاعها، وبقدر ما يلعب الدوران دورًا كبيرًا في مسار الكرة فإنه يؤثر أيضًا بقوة على كيفية ارتداد الكرة، فإن معرفة كيفية تأثير الدوران على ارتداد الكرة هو جزء أساسي من لعبة التنس، ولكي يتم تحليل حركة كرة التنس قبل ارتدادها وأثناؤه وبعده يجب تقسيم حركتها إلى مكونات أفقية ورأسية منفصلة.
هناك نوعان من الخصائص الفيزيائية التي لها أهمية كبيرة في فهم ديناميات ارتداد كرة التنس، أولهما هو معامل الاسترداد للكرة في الملعب، حيث يتم تحديد معامل الاسترداد بإسقاط كرة على الملعب، وهي نسبة السرعة النسبية للكرة بعد الاصطدام بالملعب مباشرة إلى سرعتها النسبية قبل الاصطدام بالملعب، كما يؤثر عامل استرداد الكرة على السرعة الرأسية للكرة بعد ارتدادها.
والخاصية المهمة الثانية هي معامل الاحتكاك الحركي بين الملعب والكرة، حيث تؤثر قوة احتكاك الملعب على الكرة على دوران الكرات وسرعتها الأفقية ولكنها لا تلعب دورًا في تحديد سرعتها الرأسية النهائية بعد الارتداد، وبالنسبة إلى جميع ملاعب التنس يتراوح معدل معامل الاسترداد ومعامل الاحتكاك الخاص بكرة التنس في الملعب بين 0.5 و 1.0.
وعلى الرغم من أن كرة التنس تتلامس مع الأرض فقط لمدة تتراوح بين 5 و 7 ثانية، فإن ديناميكيات حركة الكرة تتغير بشكل كبير خلال تلك الفترة، وعندما تصطدم كرة التنس بالملعب، فإنها تنزلق مبدئيًا ويمارس الملعب قوة احتكاك حركية على الجزء السفلي من الكرة في الاتجاه المعاكس لحركة الكرة الأفقية، وتمارس قوة الاحتكاك هذه عزمًا حول مركز الكرة ممّا يؤدي إلى تسارع الدوران للأمام على الكرة.
وينتج عن هذا أن الكرة تأخذ الدوران العلوي لأنها تترك الارتداد إذا لم يكن لديها بعض بالفعل، وبالنسبة للكرات التي يتم ضربها بالدوران السفلي ينتج عن ذلك انعكاس كامل في اتجاه دوران الكرة أثناء الارتداد، والكرات التي تحتوي بالفعل على التدوير العلوي ستزداد بشكل عام أثناء الارتداد، ولكن يمكن أيضًا تقليلها اعتمادًا على معدل دوران الكرة.
التأثير الخامس:
سوف تنعكس تسديدة التنس بدون دوران أو تسديدة مسطحة تقريبًا عن سطح الملعب أثناء ارتدادها، وهذا يعني أن الزاوية التي تؤثر فيها الكرة على الأرض زاوية السقوط تساوي تقريبًا الزاوية التي تغادر عندها الأرض زاوية الانعكاس، كما تفقد الكرة سرعتها الرأسية لأن معدل عامل ارتداد أقل من 1.0.
بالإضافة إلى ذلك تفقد الكرة السرعة الأفقية؛ لأن قوة احتكاك الملعب على الكرة تعمل في الاتجاه المعاكس للحركة الأفقية لكرة التنس، ويكون عامل ارتداد للكرة في الملعب أكبر من 0، وينتج عن ذلك نسبة السرعة الرأسية إلى السرعة الأفقية للكرة قبل الارتداد وبعده قريبة جدًا من حيث القيمة، ومن ثم تترك الكرة الارتداد بنفس زاوية زاوية سقوطها تقريبًا، ولكن بسرعة أبطأ بسبب مكونات السرعة الأفقية والعمودية الأصغر، وتحتوي الكرة على بعض الدوران العلوي بعد الارتداد.
وعندما تصطدم الكرة بضربة دائرية علوية تؤثر على الأرض، فإن الدوران الأمامي للكرة يقلل من تأثير قوة احتكاك الملعب على الكرة، وإذا كانت السرعة العرضية لأعلى الكرة أقل من السرعة الأفقية للكرة، فعندما تكون الكرة ملامسة للملعب أثناء الارتداد فإن قوة الاحتكاك تزيد من السرعة الزاوية الأمامية للكرة، وبمجرد أن تكون السرعة العرضية لأعلى الكرة هي نفس السرعة الأفقية الكلية للكرة تبدأ الكرة في التدحرج.
حيث أن ذلك يقلل من احتكاك الملعب على الكرة بشكل كبير، ويؤدي هذا إلى تطبيق قوة احتكاك شبكة أصغر على كرة ذات دوران علوي أثناء ارتدادها، ويؤدي إلى فقدان الكرة لسرعة أفقية أقل، كما يؤدي الانخفاض الأصغر في السرعة الأفقية للكرة إلى انخفاض نسبة السرعة الرأسية إلى السرعة الأفقية بعد الارتداد؛ ممّا ينتج عن هذا ترك الكرة للأرض بزاوية أقل من زاوية سقوطها، علاوة على ذلك نظرًا لانخفاض سرعات الكرة الرأسية والأفقية أثناء الارتداد تنخفض السرعة الإجمالية للكرة أيضًا.
وفي حالة أن السرعة العرضية لأعلى الكرة أكبر من السرعة الأفقية الكلية للكرة، فإن قوة احتكاك الملعب على الكرة ستشير بدلاً من ذلك إلى اتجاه السرعة الأفقية الكلية للكرة، ممّا سيؤدي ذلك إلى تقليل السرعة الزاوية للكرة حتى تصبح السرعة العرضية لأعلى الكرة هي نفس السرعة الأفقية الكلية للكرة، وعند هذه النقطة ستبدأ الكرة في التدحرج وستكون قوة احتكاك الملعب على الكرة تقلص إلى حد كبير.
كما تؤدي قوة الاحتكاك إلى زيادة السرعة الأفقية للكرة، وبالتالي فإن نسبة السرعة الرأسية إلى السرعة الأفقية للكرة تنخفض مرة أخرى بعد الارتداد، لذلك لا تزال الكرة تترك الأرض بزاوية أقل من زاوية سقوطها، وعند تلبية الكرة لحركة المضرب لأعلى، فإنها تنحني مؤقتًا بالتيار الكهربائي، حيث عندما تغادر الكرة المضرب، يخف الضغط ويعود التيار الكهربائي إلى موضعه وينقل طاقته الصاعدة إلى الكرة.
