Il servizio è probabilmente la componente più importante del moderno gioco di tennis - e il più veloce, meglio è.

Ma se scomposto in considerazioni scientifiche molto semplicistiche, le velocità che normalmente vediamo raggiungere i migliori giocatori quando effettuano un servizio sono teoricamente impossibili.

Quindi come lo fanno? La risposta coinvolge Isaac Newton, ping pong e un po' di "barare" (dal punto di vista della fisica).

Servire velocemente sembra impossibile

Una palla colpita velocemente e diritta non può superare la rete e comunque atterrare nella casella di servizio a meno che la palla non venga colpita da almeno 2,6 metri dal suolo. Secondo questa equazione, semplicemente non c'è abbastanza tempo per la gravità per trascinare una palla ad alta velocità all'interno del quadrato di servizio.

Anche se un giocatore e la sua racchetta insieme potessero raggiungere quasi tre metri, il margine di errore sarebbe di soli 13 centimetri. E questo solo se puoi servire nella parte più bassa della rete.

Quindi, a meno che tu non sia alto più di sei piedi (183 cm), servire in modo super veloce è impossibile, dal punto di vista della fisica. Eppure vediamo regolarmente anche i giocatori più corti che servono oltre 180 km all'ora con grande precisione.

Allora come si fa?

La risposta ovviamente è che i giocatori impartiscono topspin alla palla.

Questo fenomeno fu osservato e almeno in parte descritto nel 1672 da Isaac Newton (dopo aver visto tennis da campo) – ma una descrizione più nota del top-spin è legata al fisico tedesco HG Magnus, che lo ha osservato a ping pong.

Se la racchetta viene sfiorata sopra la pallina durante il servizio, la palla girerà in avanti mentre viaggia. Anche l'aria che circonda la palla inizia a girare con essa.

I fisici chiamano quest'aria lo "strato limite", e si forma attorno a tutti gli oggetti in movimento mentre viaggiano (lo sentirai come un soffio di vento quando un'auto, camion o treno passa di corsa). Mentre la palla spinge nell'aria in arrivo, l'aria che viaggia sopra la palla si scontra con l'aria in arrivo. Quell'aria viene rallentata e deviata verso l'alto lontano dalla palla.

L'aria che viaggia sotto la palla incontra l'aria in arrivo che viaggia nella stessa direzione e viene trascinata dietro la palla e poi anche verso l'alto.

Secondo la terza legge di Newton, A ogni azione corrisponde una reazione uguale ed opposta. Quindi, se l'aria viene aspirata verso l'alto dietro la palla, quindi la palla deve muoversi verso il basso in risposta.

Una grande dimostrazione di questo effetto può essere vista in questo video:

I giocatori usano spesso la tattica del topspin con grande efficacia durante la seconda di servizio. Nonostante il rischio di non cancellare la rete, un giocatore di alto livello di solito serve con un'alta velocità della testa della racchetta, per consentire loro di mettere ancora più topspin sulla palla.

Con meno velocità della racchetta utilizzata per dare alla palla velocità di avanzamento e più attraversando la palla per creare effetti, la palla viaggerà sicuramente più lentamente che in una prima di servizio.

Ma il maggiore topspin consente un maggiore margine di errore poiché la palla supera facilmente la rete ma scende comunque rapidamente per atterrare bene all'interno della casella di servizio.

Oltre la forza bruta

Certo, anche la potenza muscolare ha un ruolo da svolgere nel fornire un servizio con calore, ma forse non tanto quanto potresti pensare.

I nostri muscoli sono motori straordinari e producono le forze incredibili di cui abbiamo bisogno per sollevare oggetti pesanti, salire sulle montagne e arrampicarsi sugli alberi.

Ma è noto da tempo, e dimostrato sperimentalmente 80 anni fa, che i muscoli non possono produrre molta forza quando si accorciano molto rapidamente. È teoricamente impossibile servire ad alta velocità affidandosi alla sola potenza muscolare. Per fare questo, noi umani dobbiamo barare un po'.

Avrai notato che i migliori tennisti "lanciano" la racchetta contro la palla quando servono, come puoi vedere in questo video:

Questo movimento simile a una proiezione richiede che il corpo del giocatore si muova prima del braccio, il braccio superiore per muoversi prima del braccio inferiore, l'avambraccio a muoversi prima della mano, e la mano a muoversi prima delle dita.

Il polso scatta in avanti. La racchetta si muove più velocemente quando le gambe sono già distese e il braccio ha smesso di avanzare.

Quando usiamo questo schema simile a un lancio, gran parte dell'energia generata dalle gambe e dai muscoli delle spalle all'inizio del movimento viene trasferita all'avambraccio, poi mano.

Questo perché l'avambraccio e la mano si muovono ancora alla fine del servizio e gran parte dell'energia che si trovava nel corpo si sposta su di loro durante l'azione di servizio. La mano è molto più piccola di tutto il corpo, o tutto il braccio. Ma ha molta energia, quindi si muove incredibilmente velocemente.

La differenza di tempo tra i movimenti della parte inferiore e superiore del corpo consente anche ai tessuti elastici, come tendini, per immagazzinare energia. Questi tessuti si ritraggono rapidamente più avanti nel servizio quando il braccio scatta in avanti, rilasciando l'energia immagazzinata a velocità molto più veloci di quanto i muscoli possano contrarsi.

È questo movimento simile a un lancio, piuttosto che la forza bruta, che fa muovere la mano e la racchetta a velocità molto più alte di quelle che i nostri muscoli potrebbero consentire.

Quindi per servire al meglio, devi lanciare la racchetta in modo da proiettare la palla ad alta velocità, ma aggiungi un po' di effetto. È semplice fisica.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.