Заклинателите на топката: как тенисистите се научиха да контролират гравитацията

Съвременният тенис стана по-бърз и по-зрелищен благодарение на начина, по който състезателите майсторски контролират въртенето на топката. На Откритото първенство на Австралия през 2024 г. можете да наблюдавате как топките внезапно променят траекторията си във въздуха, летят по-високо от обичайното или, напротив, се носят над корта. Григор Димитров, Новак Джокович, Ига Свентек и Кори Гауф са особено умели в тези техники.

Зад тези необичайни траектории се крие сложна физика. Ключова роля играе ефектът на Магнус, кръстен на немския учен Хайнрих Густав Магнус, който описва явлението през 1852 г. Въртящ се обект, който се движи във въздуха, се отклонява от правата траектория под въздействието на особена сила.

За да разберем механизма на възникването му, нека си представим, че тенисистът свижи ракетата си отдолу нагоре. След такъв удар топката се завърта напред над главата – това се нарича още въртене над главата. Триенето между повърхността и въздуха привлича потока в същата посока.

Това води до интересен феномен: потокът, който се среща в горната част на летящата топка, се сблъсква с въздуха, увлечен във въртенето, и се забавя. А в долната част въздухът се движи в една и съща посока, така че скоростта тук е по-висока. Швейцарският математик Даниел Бернули доказва, че колкото по-бавно се движи въздухът, толкова по-високо е налягането в него. Следователно в горната част, където потокът е по-бавен, има по-голямо налягане, отколкото в долната част, където той е по-бърз. Разликата създава сила, която изтласква топката към земята – точно както при самолета, само че в обратна посока.

Горното завъртане се е превърнало в страховито оръжие за съвременните спортисти. Рафаел Надал, който наскоро приключи кариерата си, можеше да завърта подаването си с над 50 оборота в секунда. Това е много изгодна техника: при обикновен силен удар топката би излетяла от пределите на корта – гравитацията няма време да я придърпа. Но благодарение на въртенето траекторията рязко се снижава, което дава възможност да се нанесе удар с пълна сила.

След приземяването скоростта се запазва. Тъй като посоката на движение съвпада с въртенето, инерцията след отскока почти не се поема. Противникът разполага с по-малко време за реакция. Освен това тенис топката отскача по-високо от обичайното по две причини: тя удря корта под по-стръмен ъгъл и се плъзга по-малко при удара с повърхността. Следователно във вертикалния отскок отива повече енергия.

Съществува и противоположна техника – долното завъртане или „слайс„. Спортистът замахва с ракетата под топката, създавайки възходяща сила на Магнус. Снарядът сякаш увисва във въздуха. Тя може да прелети ниско над мрежата и въпреки това да достигне до най-отдалечената част на корта.

Когато топката се приземи след слайса, се наблюдава още един интересен ефект. Тя не само губи скорост, но и не се издига високо при отскока, което създава сериозни затруднения за противника. Не получавайки достатъчно височина, противникът е принуден да отговори с по-слаб удар – просто няма място за мощна атака със завъртане над главата.

Най-ефектният вариант на „слайса“ е скъсеният удар или „дроп шотът“ – къса топка с обратно въртене. Тенисистът маскира лекото докосване със силно долно завъртане и снарядът едва прелита над мрежата. След като се приземи, той почти застива и противникът има само броени мигове, за да се хвърли към мрежата. Испанецът Карлос Алкарас се смята за истински майстор на тази техника.