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Jul 27, 2023

La fisica racchiude il segreto dell'imprevedibile “servizio flottante” della pallavolo

Jennifer Ouellette - Nov 14, 2019 2:59 pm UTC A good float serve at

Jennifer Ouellette - 14 novembre 2019 14:59 UTC

Un buon servizio flottante al momento giusto nella pallavolo può creare o distruggere una partita serrata, poiché la traiettoria della palla è molto difficile da prevedere. Sono i pannelli di superficie dei palloni da pallavolo convenzionali che danno origine a queste traiettorie imprevedibili, e la modifica dei modelli di superficie potrebbe rendere il volo più coerente, secondo un recente articolo su Applied Sciences.

Tutto si riduce alla gravità e all'aerodinamica. Qualsiasi palla in movimento lascia una scia d'aria che si trascina dietro mentre vola nell'aria. L'inevitabile trascinamento rallenta la palla. Le traiettorie dei vari palloni sportivi sono influenzate non solo dal diametro e dalla velocità, ma anche da eventuali piccole irregolarità sulla loro superficie. Le palline da golf hanno fossette, ad esempio, mentre le palle da baseball hanno cuciture a forma di otto, entrambe sufficientemente irregolari da influenzare il flusso d'aria attorno alla palla.

È noto che il movimento di una palla da baseball crea attorno ad essa un vortice d'aria, comunemente noto come effetto Magnus. Le cuciture rialzate agitano l'aria attorno al pallone, creando zone di alta pressione in vari punti che (a seconda del tipo di campo) possono causare deviazioni nella sua traiettoria. Le fossette della pallina da golf riducono il flusso di resistenza creando uno strato limite d'aria turbolento, mentre la rotazione della pallina genera portanza creando un'area di pressione dell'aria più elevata sul fondo della pallina rispetto alla parte superiore.

Anche i motivi della superficie dei palloni da pallavolo possono influenzarne le traiettorie. I palloni da pallavolo convenzionali hanno sei pannelli, ma i modelli più recenti hanno otto pannelli, un motivo esagonale a nido d'ape o fossette.

Sono stati condotti numerosi studi in passato che hanno esaminato l'aerodinamica dei palloni sportivi: golf, cricket, tennis, baseball, rugby e palloni da calcio. Ma per qualche motivo c’è stata una carenza di ricerche incentrate sulla fisica della pallavolo. Nel 2010, Takeshi Asai dell'Università di Tsukuba e diversi colleghi giapponesi hanno deciso di rimediare a questo problema conducendo una serie di esperimenti nella galleria del vento con tre tipi di sfere con una struttura superficiale nettamente diversa: una sfera fusa convenzionale con sei pannelli; una nuova palla Molten con motivo a nido d'ape; e una palla con fossette Mikasa. Hanno utilizzato un dispositivo robotico per "servire" le palline per garantirne la consistenza, quindi hanno misurato i coefficienti di resistenza per ciascuna pallina.

Il coefficiente di resistenza descrive quanto l'aria che scorre "si attacca" alla superficie della palla. Più velocemente si muove la palla, meno "appiccicosa" diventa. In genere, le scie sono più grandi e la resistenza è maggiore, a velocità basse, ma se la palla colpisce una soglia di velocità critica, sperimenta una cosiddetta "crisi di resistenza": la scia si restringe improvvisamente e la resistenza precipita. Fondamentalmente è il punto in cui il flusso d'aria passa bruscamente da laminare (liscio) a turbolento. Quella soglia di velocità critica – la velocità alla quale il flusso d’aria diventa veramente turbolento – può variare in modo significativo solo tra i giocatori di pallavolo.

Nello studio del 2010, ciascuna pallina è stata servita 20 volte con tre diversi orientamenti del pannello. Gli autori hanno scoperto che per sfere perfettamente lisce, la velocità critica è di circa 25 metri al secondo, ovvero circa 56 miglia orarie. Tutte le palle da pallavolo testate hanno mostrato velocità critiche inferiori rispetto alla sfera liscia. La tradizionale palla Molten aveva una resistenza simile bassa, mentre la palla Molten con motivo a nido d'ape aveva una resistenza finale più elevata. Asai e i suoi coautori hanno suggerito che ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il motivo a nido d'ape aumenta la ruvidità della superficie della palla, mentre l'orientamento del pannello superficiale (in direzioni trasversali o diagonali) sulla palla tradizionale mentre viene servita cambia il modo in cui l'aria scorre attorno alla palla a metà. -volo, influenzandone la traiettoria.

Per questo ultimo studio, Asai e diversi colleghi hanno utilizzato quattro diversi tipi di palloni da pallavolo, due con pannelli, uno con motivo a nido d'ape e una palla con fossette, per studiare l'aerodinamica del servizio float. A differenza di un servizio veloce con top spin o di un servizio in salto, che seguono entrambi traiettorie di volo abbastanza prevedibili, un servizio float non ha rotazione. Ciò rende difficile prevedere la traiettoria della palla; può sterzare inaspettatamente, dando al server un vantaggio competitivo.