Заклинатели мяча: как теннисисты научились управлять гравитацией

Современный теннис стал быстрее и зрелищнее благодаря тому, как виртуозно спортсмены управляют вращением мяча. На Australian Open 2024 года можно наблюдать, как мячи неожиданно меняют траекторию в воздухе, взлетают выше обычного или, наоборот, стелются над кортом. Особенно искусно этими приемами владеют Новак Джокович, Ига Свёнтек и Кори Гауфф.

За этими необычными траекториями стоит сложная физика . Ключевую роль играет эффект Магнуса, названный в честь немецкого ученого Генриха Густава Магнуса, описавшего это явление в 1852 году. Вращающийся предмет, двигаясь в воздухе, отклоняется от прямолинейного пути под действием особой силы.

Чтобы понять механизм ее возникновения, представим, как теннисист проводит ракеткой снизу вверх. После такого удара снаряд крутится вперед через голову - это еще называется верхним вращением. Трение между поверхностью и воздухом увлекает поток в том же направлении.

В результате возникает интересное явление: поток, встречающийся с верхней частью летящего мяча, сталкивается с воздухом, увлеченным вращением, и замедляется. А снизу воздух движется в одном направлении, поэтому скорость здесь выше. Швейцарский математик Даниил Бернулли доказал: чем медленнее течет воздух, тем выше в нем давление. Поэтому сверху, где поток заторможен, давление больше, чем снизу, где он быстрее. Разница создает силу, прижимающую снаряд к земле - как у самолета, только в обратную сторону.

Верхнее вращение стало грозным оружием современных спортсменов. Недавно завершивший карьеру Рафаэль Надаль мог закрутить подачу со скоростью более 50 оборотов в секунду. Это очень выгодный прием: при обычном сильном ударе снаряд улетел бы за пределы корта - гравитация не успевает его притянуть. Но благодаря вращению траектория резко снижается, позволяя бить в полную силу.

После приземления скорость сохраняется. Поскольку направление движения совпадает с вращением, импульс после отскока почти не гасится. У соперника остается меньше времени на реакцию. К тому же теннисный снаряд подпрыгивает выше обычного по двум причинам: падает на корт под более крутым углом и меньше проскальзывает при ударе о поверхность. Следовательно, больше энергии уходит в вертикальный отскок.

Существует и противоположный прием - нижнее вращение или "слайс". Спортсмен проводит ракеткой под мячом, создавая направленную вверх силу Магнуса. Снаряд как бы зависает в воздухе. Он может лететь низко над сеткой и при этом достигать самой дальней части корта.

Когда после "слайса" мяч приземляется, можно заметить еще один интересный эффект. Он не только теряет скорость, но и не поднимается высоко при отскоке, создавая для соперника серьезные трудности. Не получая достаточной высоты, противник вынужден отвечать более слабым ударом - для мощной атаки с верхним вращением просто нет возможности.

Самый эффектный вариант применения "слайса" - укороченный удар или "дроп-шот". Теннисист маскирует легкое касание с сильным нижним вращением, и снаряд едва перелетает через сетку. После приземления он почти замирает, а у соперника остаются считанные секунды на рывок к сетке. Настоящим мастером этого приема считается испанец Карлос Алькарас.