Sun Yingsha und Liang Jingkun gewannen die Meisterschaft. Hat die Qualität des Tischtennisspiels etwas mit dem Schläger zu tun?

Tischtennis ist als Nationalsport meines Landes nicht nur ein von den Massen geliebter Freizeitsport, sondern auch ein traditioneller Vorteil meines Landes auf der internationalen Sportbühne.

Am 31. März endete das gesamte Programm der WTT World Table Tennis Federation Incheon Championships in Incheon, Südkorea. Die chinesische Spielerin Sun Yingsha besiegte ihre Teamkollegin Wang Manyu mit 4:0 und gewann die Meisterschaft im Dameneinzel. Der chinesische Spieler Liang Jingkun besiegte den brasilianischen Spieler Hugo Calderano mit 4:1 und gewann die Meisterschaft im Herreneinzel.

Liang Jingkun bei der Preisverleihung am 31. März. Foto: Xinhua News Agency (Foto: Quan Xiu)

Aber haben Sie, während Sie stolz auf Ihre Leistungen sind, schon einmal auf die Einzelheiten eines Tischtennisspiels geachtet? Zum Beispiel: Wie kann ein kleiner Tischtennisball eine so große Kraft besitzen? Warum kontrolliert der Schiedsrichter vor einem Spiel gezielt die Schläger beider Mannschaften? Warum muss jeder seinen eigenen Schläger mitbringen? Sind die Schläger bei jedem anders?

Sun Yingsha und Ito Mima überprüfen vor dem Spiel gegenseitig ihre Schläger (Fotoquelle: Screenshot von CCTV)

Teil 1

Blitzraum

Aufpralldynamik beim Ping Pong!

Zunächst müssen wir wissen, dass das „Pingpong“ und die Hin- und Hersprünge auf dem Platz hauptsächlich durch den Aufpralldynamikprozess zwischen Ball und Schläger verursacht werden. Während des Spiels beträgt die Kollisions- und Kontaktzeit zwischen Ball und Schläger nur eine Tausendstelsekunde und die Fluggeschwindigkeit des Tischtennisballs kann bis zu 47 Meter pro Sekunde erreichen! Durch das schnelle Zusammendrücken des Balls verformen sich Gummi und Schwamm auf der Oberfläche des Schlägers blitzschnell, absorbieren gleichzeitig kinetische Energie und speichern Verformungsenergie (natürlich verformt sich auch der Ball und speichert Energie, und auch die Bodenplatte des Schlägers verformt sich leicht). Wenn die gesamte kinetische Energie einen bestimmten Mindestwert und die Verformung einen Höchstwert erreicht, erholen sich die Schwamm- und Gummischichten und die Verformungsenergie wird schnell freigesetzt und in die kinetische Energie des Tischtennisballs umgewandelt. Der Ping-Pong-Ball „fliegt dann vom Brett“ und erreicht den Schläger des Gegners, bevor es zum nächsten Zusammenstoß und Sprung kommt.

Der Zusammenstoß zwischen Ball und Schläger (Bildquelle: Referenz [1])

Wenn die Kraftrichtung auf den Tischtennisball im Moment des Aufpralls nicht durch die Mitte des Balls verläuft, führt die tangentiale Reibung dazu, dass sich der Ball dreht. Neben der Relativbewegung von Ball und Schläger sind Material und Verarbeitung von Ball und Schläger die Hauptfaktoren, die die tangentiale Reibung beeinflussen. Daher können durch Optimierungstechnologie fortschrittlichere Bälle und Schläger hergestellt werden, die die Schläge „tödlicher“ machen.

Teil 2

Warum sollte der Schläger sorgfältig geprüft werden?

Nach der Lektüre werden Sie es verstehen!

Bei aktuellen internationalen Wettkämpfen werden Tischtennisbälle einheitlich vor Ort zur Verfügung gestellt, die Spieler müssen jedoch ihre eigenen Schläger mitbringen. Warum ist das so?

Da der Einsatz des Schlägers den individuellen Eigenschaften und Gewohnheiten des Sportlers entspricht, bedarf es oft einer langen Eingewöhnungsphase, um das Können zu verbessern und den Zustand der „Einheit von Mensch und Schläger“ zu erreichen, während Tischtennis selbst keinen so großen Einfluss hat.

Andererseits bringt der selbsttragende Mechanismus des Schlägers aber auch aus Hardware-Sicht große Unsicherheit ins Spiel!

Man kann sich vorstellen, dass die Länder, um größere Siege zu erringen, viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit investieren werden, um die Leistung der Schläger zu verbessern, und die Struktur der Schläger wird immer komplexer; Betrachtet man die Entwicklung des Tischtennis, so ist die Innovation der technischen Spielmethoden eng mit der Veränderung der Schläger verbunden.

Derzeit bestehen die meisten Schläger aus drei Teilen: Basis, Schwamm und Gummi. Mit der kontinuierlichen Innovation der Struktur dieser drei Teile streben technische Spielmethoden zunehmend nach Geschwindigkeit und starker Rotation und betonen Spielmethoden mit „schneller Wirkung“, die „mit wenigen Zügen töten“ und Runden reduzieren. Gleichzeitig wird dadurch aber auch der Zuschauerwert und der Spaß an Tischtennisspielen deutlich reduziert und aus dem „Wettstreit in der Sporttechnologie“ ein „Wettstreit in der Industrietechnologie“ wird, was mit dem Wettbewerbsgeist der Olympischen Spiele nicht vereinbar ist.

Tischtennisschläger (Fotoquelle: Veer Gallery)

Glücklicherweise hat der Internationale Tischtennisverband eine Reihe von Spezifikationen zu wichtigen Parametern bereitgestellt, die den Kollisionsprozess zwischen Schläger und Ball direkt beeinflussen. Obwohl es derzeit keine einheitlichen Vorschriften zu Form und Gewicht von Schlägern gibt, gibt es verbindliche Anforderungen an die Eigenschaften der Schlägerblätter, darunter: Das Schlägerblatt sollte ausreichend flach und hart sein; die Naturholzschicht sollte mindestens 85 % der Schlägerbasis ausmachen; die Dicke von Hilfsmaterialien wie der Verbindungsschicht zwischen Holzmaterialien sollte 7,5 % der Gesamtdicke nicht überschreiten und darf nicht dicker als 0,35 mm sein; die Dicke der Schwammschicht sollte 0,4 mm nicht überschreiten; und die Verwendung von langem Gummi in der Gummischicht usw. ist nicht zulässig.

Um die technische Fairness des Wettbewerbs weiter zu gewährleisten, wird es daher ein spezielles Testzentrum geben, in dem die Schläger vor dem Spiel getestet werden. Zu den Prüfinhalten gehören hauptsächlich die Ebenheit und der Glanz der Schlägeroberfläche sowie die Legalität des wasserlöslichen Klebers und des Gummischwamms usw.

Verstehen Sie jetzt, warum die Schläger der Sportler einzeln überprüft werden?

Am 1. August 2021 schlug Xu Xin vom chinesischen Herren-Tischtennis-Doppel den Ball (siehe Wasserzeichen für die Bildquelle).

Es gibt auch eine kleine Episode in der Entwicklungsgeschichte des Schlägers – frühe Sportler verwendeten organische Lösungsmittel, um Gummiessenz aufzulösen und daraus Schnellkleber herzustellen, mit dem sie variable Schläge erzielen und so die Geschwindigkeit und Rotation des Balls kontrollieren konnten. Weil beim Verbinden der Schlägerbodenplatte und der Schwammschicht in kurzer Zeit eine spezielle verteilte Airbagstruktur entstehen kann; Dieser Schnellkleber ist jedoch sehr schädlich für den menschlichen Körper und wurde daher nach und nach verboten. Auch die Frage, ob der Schläger Schnellkleber enthält, ist zu einem wichtigen Erkennungsindikator geworden.

Teil 3

Kleider machen Leute, Sättel machen Pferde

Tischtennisspieler schaut auf das untere Brett

Obwohl die Schlägerbasis den Ball nicht direkt berührt, ist sie der tragende Körper des gesamten Schlägers. Zu den Parametern der Grundplatte zählen: Härte, Elastizität und Grundfestigkeit. Was ist „Bodenstärke“? Aus mechanischer Sicht kann man es einfach als eine Kraft verstehen, die die Energiedissipation verhindert, die durch die Kollision zwischen Ball und Schläger entsteht. Die idealste und ultimative Situation mit dem besten „Endergebnis“ ist: „Sie können so viel abheben, wie Sie einzahlen.“ Im Allgemeinen besteht das Holz einer Schlägerbodenplatte nicht aus mehr als sieben Schichten, denn je mehr Schichten es hat, desto härter ist es. Daher wählen Spieler mit schnellem Angriff oft siebenschichtige Hartholzplatten und Loop-Spieler wählen oft fünfschichtige Sandwichplatten mit weicher Bodenplatte. Es stimmt, dass „Kleider Leute machen, Sättel Pferde machen und Tischtennisspieler auf die Bodenplatte angewiesen sind.“

Mit der Unterstützung neuer Materialien und neuer Technologien, insbesondere der Entwicklung und Unterstützung der Technologie für faserverstärkte Verbundwerkstoffe, wurden die mechanischen Eigenschaften der Schlägerböden rasch verbessert. Es gibt viele Faserarten und die Auswahl ist recht speziell: Typische Fasern sind Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Glasfasern und deren Mischungen.

Darunter eignet sich die hochfeste Glasfaserbasis am besten für moderne Schläge im Peitschenstil. Es fühlt sich einer Basis aus reinem Holz am nächsten, aber seine Geschwindigkeit bei der Rückverformung übertrifft die einer Basis aus Massivholz bei weitem. Die Kohlefaserbasis mit geringem spezifischen Gewicht und hoher Steifigkeit weist eine kurze Erholungszeit nach der Aufprallverformung und eine schnelle Beschleunigung des Ballrücklaufs auf, was Sportlern dabei helfen kann, Bälle mit hoher Geschwindigkeit und geringer Flugbahn zu erzeugen. Die Aramidfaserbasis verfügt über eine ausreichende Bodenfestigkeit und kann Aufprallvibrationen reduzieren. Darüber hinaus trägt die langfristige Verwendung besser zum Schutz der Handgelenke des Sportlers bei. Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, dass eine gemischte Basis aus Aramidfaser und Kohlefaser die Vorteile beider Materialien bietet, mit einer ausreichend hohen Board-Off-Geschwindigkeit und einem ausreichend weichen Gefühl.

Kurz gesagt: Die Materialien für die Grundplatte sind reichhaltig und vielfältig und können an die unterschiedlichen Bedürfnisse der Menschen angepasst werden.

Teil 4

Gummi, Schwamm:

Weiches Material, das die Basis ergänzt

Der Schwamm, der bei Tischtennisschlägern verwendet wird, ist eine Art Schaumgummi, der zwischen Boden und Belag geklebt wird. Die Hauptfunktion der Schwammzwischenschicht besteht darin, die Kontaktzeit zwischen Ball und Schläger zu verlängern, die Gesamtelastizität des Schlägers sowie seine Reibungs- und Schneidfähigkeit zu verbessern.

Aus der Perspektive der mechanischen Eigenschaften lassen sich Schwämme grob in zwei Typen unterteilen: hochelastische und niedrigelastische Schwämme. Hochelastische Schwämme verfügen über einen großen Rückprall und ein hohes Kompressions-Last-Verhältnis, und Schläger mit hochelastischen Schwämmen können eine höhere Rotation und Geschwindigkeit erzeugen. Schwämme mit geringer Elastizität weisen eine geringe Rückfederung auf, weshalb sie auch als inerte Schwämme bezeichnet werden. Schläger mit Schwämmen geringer Elastizität ermöglichen eine stabile und einfache Ballkontrolle und der Schlagmann muss mehr eigene Kraft aufwenden, um eine Rotation zu erzeugen.

Da es sich um den Belag handelt, der in direkten Kontakt mit dem Ball kommt, verändern sich Verarbeitung und Technologie täglich. Einfach ausgedrückt gibt es derzeit zwei Hauptarten von Gummi, die in Tischtennisschlägern verwendet werden, nämlich Granulatgummi und Reverse-Stick-Gummi. Dabei sind die Partikel des Gummigranulats nach außen gerichtet. Wenn der Durchmesser der Partikel gleich, größer oder kleiner als die Länge der Partikel ist, spricht man von Positivgummi, Rohgummi bzw. Langgummi. Die Gummipartikel des Antihaftgummis zeigen nach innen und müssen normalerweise mit einem dicken, harten Schwamm abgeglichen werden. Der dicke und harte Antihaftgummi wird als Anti-Arcing-Gummi bezeichnet und muss mit einem relativ weichen Schwamm kombiniert werden. Es ist nicht schwer zu verstehen, dass unterschiedliche Beläge unterschiedliche Reibungseigenschaften bei Tischtennisbällen haben, die in Verbindung mit unterschiedlichen technischen Spielstilen genutzt werden können.

Die optimierte Kombination aus Gummi und Schwamm ergänzt und holt das Beste aus der Leistung des Baseboards heraus.

Letztendlich ermöglichen unterschiedliche Kombinationen aus Gummi, Schwamm und Boden den Schlägern, ihre ganz eigene Leistung zu zeigen.

Teil 5

Ballwechsel:

ABS und die Ära der großen Bälle

Nachdem wir über den Schläger gesprochen haben, sprechen wir über den Ball.

Um den Zuschauerwert des Tischtennis zu steigern, erhöhte der Internationale Tischtennisverband im Jahr 2000 den Durchmesser von 38 mm auf 40 mm und läutete damit die Ära der großen Tischtennisbälle ein.

Ein großer Ball weist einen höheren Flugwiderstand, ein höheres Luftreibungsdrehmoment bei der Rotation und ein größeres Trägheitsmoment auf, sodass auch seine Flug- und Rotationsgeschwindigkeit geringer sind. Um dem Ball eine schnelle Drehung zu verleihen, müssen Sportler oft mehr Kraft aufwenden.

Ähnlich wie bei der Entwicklung der Schläger gab es auch bei den Materialien der Tischtennisbälle einige Veränderungen. Im Jahr 2014 wurden die über hundert Jahre lang im Einsatz befindlichen Zelluloidbälle durch sichere und umweltfreundliche nahtlose Kunststoffbälle ersetzt. Der Grund hierfür war die Giftigkeit und Brennbarkeit von Zelluloid, was zu großen Schwierigkeiten beim Lufttransport führte. In trockener und kalter Umgebung neigen nahtlose Kunststoffbälle jedoch aufgrund mechanischer Einflüsse wie Kälteschrumpfung, Trockenschrumpfung und Kältesprödigkeit zum Bruch. Daten zeigen, dass ihre Verlustrate mindestens 20 % höher ist als die von Zelluloidbällen. In einer trockenen und kalten Umgebung neigen nahtlose Plastikbälle jedoch zum Platzen und die Verlustrate ist 20 bis 30 % höher als bei Zelluloidbällen. Aus diesem Grund wurde bei den Tischtennis-Weltmeisterschaften 2017 in großem Umfang ABS-Material verwendet. Als Terpolymer bietet ABS eine bessere Leistung und geringere Kosten.

Tischtennis (Fotoquelle: Veer Gallery)

„Wenn Sie Ihre Arbeit gut machen wollen, müssen Sie zuerst Ihre Werkzeuge schärfen.“ Ball und Schläger sind die Waffen und Ausrüstung auf dem Tischtennisplatz. Eine gute Ausrüstung kann Sportlern dabei helfen, ein Höchstmaß an Leistung zu erbringen und dem Publikum beeindruckendere Darbietungen zu bieten. Im Laufe der Geschichte der Tischtennisentwicklung haben sich die technologischen Fortschritte bei Schlägern und Bällen gegenseitig herausgefordert und ergänzt: Schläger wurden kontinuierlich in Richtung höherer Elastizität und stärkerer Reibungskontrolle weiterentwickelt, mit dem Ziel, den Ball schneller und seine Flugbahn unberechenbarer zu machen; Tischtennisbälle hingegen wurden in Richtung größerer Größe und größerer Trägheit entwickelt, mit dem Ziel, ihren Flug stabiler, spannender und nachhaltiger zu machen.

Tischtennis verändert sich, und die Schläger verändern sich, aber der Geist harter Arbeit und des Kampfes im chinesischen Tischtennis bleibt unverändert, und der olympische Geist des Weltfriedens bleibt unverändert. Wir wünschen allen Sportlern weiterhin viel Erfolg!

Quellen:

1. Vergangenheit und Gegenwart des Tischtennis[J]. Approaching Science, 2009, 000(002):52-57.

2. Tischtennis-Lehrgruppe. Tischtennis[M]. Peking: People's Sports Publishing House, 1992:95.

3. Feynman. Vorlesungen über Physik Band 1[M]. Peking: World Book Publishing Company, 2008: 4-5

4. Wang Jisheng. So wählen Sie Tischtennis-Grundplatte und Moosgummi aus und kombinieren sie[J]. Tischtenniswelt, 1999(4).

5. Chinesischer Tischtennisverband. Tischtennis-Wettkampfregeln[M]. Volkssportverlag, 2003, 2011.

6. Su Qingqiang, Wang Haofeng. Analyse der Materialien und Leistung der Bodenplatte eines Tischtennisschlägers [J]. Journal der Xinxiang-Universität: Naturwissenschaftliche Ausgabe, 2010.

7. Liu Qiong. Eine kurze Analyse der Entwicklung und Innovation von Tischtennisschlägern[J]. Sport, 2016, 000(024):134-135.

8. Chen Weisheng, Yang Min. „Anti-Blockier“-Tischtennisbälle werden zum neuen Favoriten in der Arena[N]. Guangzhou Daily, 07.10.2017.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Liu Cong, Wu Chenwu (Institut für Mechanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Dieser Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo

Dieser Artikel wurde zuerst in der China Science Expo (kepubolan) veröffentlicht.

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