Ballkontaktzeit mit dem Belag?

[mithardemb]

Ich denke Finite Elemente wären ein geeignetes Werkzeug, wenn man das angesprochene System durch genügend Beispiele in ein Modell überführt hat und danach einzelne Komponenten vom System variiert.

[Haureinis Tango]

Hui, da sind ja jetzt doch noch ein paar schöne Sachen zusammengekommen!

Daß die zusätzliche Masse eines Belages das Schwingungsspektrum eines Holzes verändert, hatte ich vor einem Monat ja bereits hier im Forum gezeigt. Bei jenem Schläger war dadurch seine dominante Schwingungsfrequenz von 1201 Hz auf 722 Hz abgesackt. Daß es "irgendeinen" Zusammenhang zur Kontaktzeit geben muß, sollte auch zu erwarten sein, da eben dieses schwingende Masse-Feder-System vom anfliegenden Ball angestoßen/angeregt wird.

Der einfachst-mögliche Zusammenhang wäre, daß die Dauer einer Schwingungsperiode direkt mit der Kontaktzeit korreliert. Die Periodendauer bei der o.g. Schlägerfrequenz von 722 hz ist z.B. 1.4 ms

Ich habe mir jetzt auch nochmal eine Audioaufnahme meines Samsonov Alpha näher angeschaut, welches ich hier im aktuellen Thread im 1m-Dotztest hatte (nachträgliches Frequenzspektrum hängt unten an). Dort ist die gefundene dominante Frequenz 738 Hz, was auch einer Periode von rund 1.4 ms entspricht.

In [1] findet sich vielleicht doch noch ein etwas versteckter Bezug auf Kontaktzeiten. Dort ist in einer "Finite element simulation" eines Holzes gezeigt (Fig. 3), wie das Blatt 2.25 ms nach dem Balleinschlag ähnlich einem Trampolin wieder nach oben überschwingt. Da diese gedachte Membran da ihr Schnellemaximum schon durchschritten hat, wäre der Ball also vorher schon ausgeworfen worden, was indirekt eine Kontaktzeit von < 2.25 ms eines Holzes nahelegt (in jener Simulation).

[1] http://www.sciencedirect.com/science...7770581201716X

[pibach]

Ich würde annehmen, dass die Kontaktzeit eher der halben Periodendauer entspricht.
In dem Paper ist die Rede von 2 Modi, "Membrane" und "Chips". Maßgeblich ist wohl die Membrane Schwingung?

[Haureinis Tango]

Obacht pibach,

ich hatte bewusst vorsichtig formuliert, daß die Kontaktzeit mit der Periodendauer der dominanten Spektralfrequenz korrelieren könnte, und nicht, daß die Kontakzeit die Periodendauer einer ganzen Membranschwingung sei. Korrelation ist ungleich Kausalität!

Meine Vermutung geht eher in die Richtung, daß wir während des Einschlags etwas kompliziertere Schwingungsverhältnisse haben. Die Membran- und die (Kartoffel)Chip-Schwingung könnten sich überlagern. Es geht sowieso vom Aufreffpunkt zunächst eine Schockwelle zu den Rändern des Blattes und von dort wieder zurück. Beide Schwingungsmuster könnten so angeregt werden und sollten sich auch leicht überlagern können, da die Chipform in der Mitte einen Ruhepol hat, welcher auf der Membranschwingung "aufsitzen" könnte.

Eine weitere Besonderheit des Impacts ist auch, daß der kräftige Impuls (m*v) des Balls hier noch mit dem Schläger wechselwirkt und er praktisch eine Masseeinheit mit ihm bildet.

Wenn ich mir in meinen bereits vorhandenen Wavefiles die ersten paar ms etwa näher anschaue, scheint sich dort ein gewisses Muster zu zeigen, was m.E. mit der Überlagerung von Membran- und Chip-Schwingung vereinbar wäre.

Erst wenn der Ball sich nach den ersten Schallwellen dieser überlagerten Schwingung ablöst, kann der Schläger in seine stabileren Resonanzen übergehen, je nachdem, wie selektiv sie dann im zeitlichen Verlauf vom Belag und Schlägermaterial gedämpft werden.

So eine vermutete Impactphase meines Samsonov Alpha habe ich unten einmal beispielhaft abgebildet und meine Hypothese ist, daß sich etwa an dieser Stelle der Ball vom Schläger löst. Wie man sieht, entspricht die Markierung 64 Samples, was bei 44100 Hz Samplerate eine Zeitdauer von 1.5 ms bedeutet.

[pibach]

Zitat von Haureinis Tango

Obacht pibach,

ich hatte bewusst vorsichtig formuliert, daß die Kontaktzeit mit der Periodendauer der dominanten Spektralfrequenz korrelieren könnte, und nicht, daß die Kontakzeit die Periodendauer einer ganzen Membranschwingung sei. Korrelation ist ungleich Kausalität!

Ja, schön erläutert.
Müsste aber trotzdem ungefähr der halben Membrane-Periode entsprechen. Wobei die Resonanz mit Ball etwas anders liegt als nach Ablösen des Balles, da müsste es dann gewissen Sprung in der Frequenz geben.

Für Tennis ist das ziemlich umfangreich untersucht. Am besten mal da reinschauen. Z.B. hier.

[pibach]

Mir ist eingefallen, wo der Artikel Tischtennis 01/2010 mit den Tiefenbacher-Messungen gepostet wurde, und zwar hier.

Scheint auf den selben 500Hz-Strobolicht-Messungen zu basieren, die obig im Tiefenbacher-Paper angesprochen wurden. Obwohl das Messverfahren (Interpolation zwischen den 500Hz-Stroboskopbildern) eigentlich schlüssig klingt, ist da offenbar irgendwas schiefgelaufen. Leider fehlt die 2. Seite, da gab es evtl. genauere Tabellen/Grafen zu den Messergebnissen. Schade. Da würde man den methodischen Fehler wahrscheinlich direkt erkennen.

Die Aussage "...egal ob man mit einem blanken Schlägerholz spielt oder mit Holz und Maximum-Belag, die Kontaktzeit ist immer nahezu gleich" - kann jedenfalls physikalisch nicht sein und diverse Messungen widersprechen dem ja auch. Das paart sich in dem Artikel mit der unsinnigen Erklärung: "verhält sich proportional zueinander". Und schließlich noch der Unsinn: "mit Führen oder gar Korrigieren während des Schlages ist da nicht viel".

[pibach]

Zitat von pibach

Und bei softem Impact und hinreichend dickem Schwamm sollte die Kontaktzeit einigermaßen genau umgekehrt proportional zur Schwammhärte sein.

Ups, das fehlt ein Wurzelterm. Kontaktzeit dürfte (bei soften Schlägen und in grober Näherung) etwa umgekehrt proportional zur Wurzel der Belaghärte bzw. proportional zur Wurzel der Belagdicke sein. Das hatten wir hier schon mal diskutiert.

[pibach]

Zitat von pibach

Da würde man den methodischen Fehler wahrscheinlich direkt erkennen.

Ich hab ne Vermutung. Interpoliert wurde so: "...Kontaktzeit ergibt sich aus der Zeit zwischen zwei Blitzen minus den beiden Flugzeiten zum Schläger hin und wieder weg".
Da wurde möglicherweise vergessen zu berücksichtigen, dass die freien Flugstrecken, also ohne Kontakt, von der Belagdicke abhängen.

Im Tiefenbacher 1994 Paper sieht man außerdem, dass die gemessenen Ballgeschwindigkeiten immer über 5m/s liegen. Denkbar, dass der Messaufbau (Ballroboter?) für langsame Bälle ungeeignet war und das also gar nicht untersucht wurde. Das geht auch wage aus dem Text hervor: "...zumindest bei höheren Geschwindigkeiten ....sind kaum Unterschiede messbar".

[Haureinis Tango]

@pibach
Deine Quellen finde ich wenig überzeugend. Besser zu sehen ist die Kontaktzeit auf einem blanken Holz hier:



Wenn Du die Abspielzeit im Clip auf 25% herabsetzt, kannst du die Zeit der Highspeed-Kamera über die Start/Stop-Taste auch selbst im Player "handstoppen", wie Forist macron es weiter vorne vorgemacht hatte.

Habe um diese Uhrzeit nicht mehr viel Geduld, aber es sollten grob 0.8 ms auf dem Holz sein. Zur Erinnerung: Beim Holz mit Belag hatte @macron 1.4 ms abgelesen.

[pibach]

Zitat von Haureinis Tango

...es sollten grob 0.8 ms auf dem Holz sein. Zur Erinnerung: Beim Holz mit Belag hatte @macron 1.4 ms abgelesen.

Ja. Natürlich.
Merkwürdig bleibt aber, wie dieser "konstant 1ms"-Unsinn es in die Tischtennis Zeitung gebracht hat und auch im Forum seit vielen Jahren kursiert.