Ballkontaktzeit mit dem Belag?

[Haureinis Tango]

In einem anderen Thread hatte sich eine Nebendiskussion entwickelt, die dort aber zu weit vom Thema wegführte. Da aber nicht ganz uninteressant gewesen, hier noch die Möglichkeit zu einer Fortsetzung.

Etwas unklar geblieben war die reale Ballkontaktzeit von "normalen" Schlägern. Dokumentiert fanden sich bereits Kontaktzeiten eines Balles, der mit verschiedenen Geschwindigkeiten auf eine Marmorplatte fällt [1]. Sie bewegten sich bei unter 1 ms und kaum darüber hinaus.

Zu realen Schlägern gab es bisher nur ungenaue Aussagen z.B. bei Wikipedia, anscheinend bezogen auf härteste Schmetterbälle:
"Ein hart geschlagener „Schmetterball“ kann bis zu 170 km/h schnell werden. Dabei berührt der Ball den Schläger nur etwa 1/1000 Sekunde und verformt sich dabei um bis zu 25 Prozent." [2]

Oder auch in einem Fachartikel von A. Frosch [3]:
"Nach meinem Wissensstand liegt die Kontaktzeit im Bereich weniger Millisekunden und ist daher einfach zu kurz für eine aktive Korrektur." [3]

Vielleicht kann ich selbst noch etwas dazu beitragen. Eine digitale Audioaufnahme des Ballgeräusches deutet bei meinem Schläger möglicherweise auf reale Kontaktzeiten von 2-3 ms hin. Der Wellenverlauf dieses Geräusches scheint eine erkennbare Anfangsphase zu haben, die der Kontaktzeit des Balles im Belag entsprechen könnte. Bei der abgebildeten Aufnahme wurde ein Plastikball (mehrfach) rund 1 m senkrecht in die Luft geschlagen, Schlägerhaltung normal Vorhand (Belag VH/RH Xiom Vega Elite 1.8, Holz Tibhar Samsonov Alpha).

Im unteren Track habe ich diese (Kontakt?)Phase einmal grau markiert und deren "Length" ist dort 2 ms (bei einer groben Auflösung von 1 ms).

Bereits ohne exakte Kenntnis der Ballkontaktzeiten kann man wohl jetzt schon behaupten, daß man den Ballkontakt immer erst dann zu spüren bekommt, wenn der Ball den Schläger schon längst wieder verlassen hat (limitiert durch die Nervenleitgeschwindigkeit).

[1] http://www.scielo.br/scielo.php?pid=...pt=sci_arttext
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Tischtennisball
[3] http://docplayer.org/35050836-Bemerk...nnissport.html

[macron]

Ich halte die Methodik für untauglich. Nach welchen Kriterien bestimmst du, wo in der Aufnahme der Ball den Schläger verlassen hat? Beginnt das Geräusch nicht möglicherweise lange nach der ersten Berührung mit dem Belag?

Wenn ich Zeit und Lust habe, rechne ich mal nach, ob dein Wert zumindest plausibel ist. Mit Werten für die Abprallhöhe h1 nach freiem Fall aus Höhe h0 sollte sich das - unter Vernachlässigung der Luftreibung - abschätzen lassen... wenn ich spontan nichts übersehen habe.

[Haureinis Tango]

@macron
Hi,
Methodik wäre auch schon zu hoch gegriffen. Es ist zunächst nur eine Beobachtung bei Sichtung von mehreren Aufnahmen dieser Geräusche. Daß etwas in der Größenordnung um eine Millisekunde herum sichtbar sein könnte, wurde als Annahme ja bereits hineingesteckt. Und daß die Kontaktphase andere Schall/Luftdruckschwankungen erzeugen sollte, als ein frei schwingender Schläger und ein frei schwingender Ball nach dem Abflug aus dem Belag, ist auch nicht unplausibel.

Die Beobachtung scheint diese Thesen zunächst nur zu bestätigen. Etwas schwierig ist in der Tat, die obere Grenze (sprich den "Abflugpunkt") festzustellen. Dafür findet sich bisher kein eindeutiges Merkmal, außer ein gewisser Übergangsbereich zu einer andersartigen Kurvenform und deren Amplitude. Das ließe sich aber durchaus auch plausibel zurechtlegen, denn nach der Trennung vom Ball und Belag werden Schläger und Ball aufgrund ihrer Trägheit nicht sofort ihre vorherigen Schwingungsmuster aufgeben. Beide (Schläger und Ball) wandeln ihre Schwingungsenergie dann zu ihren freien Eigenschwingungen um. Das sieht man z.B. auch recht schön bei Hölzern ohne Belag, wie beim Ausklingen verschiedene Kurvenformen im zeitlichen Verlauf ineinander übergehen. Vermutlich bricht die durch den Stoß angeregte Schwingung in Partialschwingungen auf.

Deshalb hatte ich auch von 2 bis vielleicht 3 ms geschrieben, weil die Phase unmittelbar nach der Kontaktzeit diese gewisse Unschärfe hat.

Ist wie gesagt alles nur eine Vermutung, aber vielleicht doch mehr, als nur Zufall, daß sich eine besondere Signalform gerade in dem Zeitbereich findet, in dem das Forum ungefähr auch die Ballkontaktzeit vermutet.

Wenn es genauere Zahlen oder Messungen gäbe, wäre das natürlich sehr schön.

LG

[macron]

Das wäre doch ein wunderbares Thema für eine Bachelorarbeit. Messreihen mit der Hochgeschwindigkeitskamera durchführen, auswerten, verschiedene Belagarten- und Dicken und Ballgeschwindigkeiten vergleichen.

Stünde mir so ein Gerät zur Verfügung, ich würde mich sofort reinfuchsen

[Haureinis Tango]

Zitat von macron

Das wäre doch ein wunderbares Thema für eine Bachelorarbeit.

In einem der o.g. Links wurde sowas ja ansatzweise schon gemacht, nur eben auf hartem Marmor und zeitlich nicht besonders hoch aufgelöst:
http://www.scielo.br/img/revistas/la...4/a09fig02.jpg

Würde schon Spaß machen, das mal zu filmen, aber irgendwo auf der Welt wurde das garantiert auch schon gemacht -- vielleicht sogar Normalität bei Herstellern?

Für den Privatmann wohl noch kaum erschwinglich, aber auf Heise.de wurden neulich von Sony erste Highspeed-Cameras gezeigt, die langsam für Endkunden attraktiv werden könnten. Find's leider gerade nicht wieder ...

[macron]

Ich hab mal google scholar angeworfen, bisher nur ein Paper zu Tennis-Schlägern gefunden, wenn auch erschienen im "International Journal of Table Tennis Sciences". Dort hat man eine Kontaktzeit von 4-6ms gemessen.

http://www.old.ittf.com/ittf_science...t%20Impact.pdf

[pibach]

Zitat von Haureinis Tango

Etwas unklar geblieben war die reale Ballkontaktzeit von "normalen" Schlägern.

Die Kontaktzeit variiert sehr stark (um ein Vielfaches), je nach Material (vor allem Belagdicke) und Schlagausführung (vor allem durch tangentiale Schläge). Mit der Mathematik aus dem Frosch-Artikel kannst Du das recht leicht exemplarisch ausrechnen, einfach paar Zahlenwerte einsetzen. Dadurch dass ein realer Spieler den Ball mit einer bogenförmigen Bewegung etwas einwickelt und die Bewegung nicht gleichförmig sondern beschleunigt ist, ist das ganze noch mal etwas komplexer als in der Frosch-Mathematik. Und es können recht lange Kontaktzeiten entstehen, durch entsprechendes Nachführen des Schlägers. Es ergibt daher nicht wirklich einen Sinn, einen engen Bereich anzugeben.

Die Geschichte mit "konstant 1ms" ist jedenfalls schlicht Unsinn, beruht vermutlich auf irgendwelchen Missverständnissen (tangentialen Fall vernachlässigt oder ungenau gemessen, wer weiß).

Das Thema wurde ja auch schon in diversen anderen Threads besprochen, u.a. hier.

Wirklich akkurate Messungen für Tischtennis, die auch tangentiale Schläge einbeziehen sind mir nicht bekannt.
Das Beste soweit sind diese Messungen:



Bei 12:42 wird der "Climb" Effekt dargestellt.
Es gibt aber keine weitere Variation des Winkels und die zeitliche Auflösung ist zu gering. Aber ich denke man erkennt das Prinzip.

[Haureinis Tango]

Zitat von pibach

Es macht daher nicht wirklich Sinn, einen engen Bereich anzugeben.

Warum nicht? Was wäre schlimm daran, wenn eine fundierte Bestimmung als Ergebnis hätte: Bei Tischtennisschlägern lassen sich Ballkontaktzeiten zwischen 1 - 10 ms messen.

Trotz deines allgemein lesenswerten Thread- und Video-Links, danke, sind dort aber auch keine belastbaren Zeitspannen dokumentiert.

Ein guter Punkt ist m.E. die Unterscheidung in senkrechte und tangentiale Schläge. Auch wenn es halbwegs plausibel ist, daß tangentiale Ballkontakte länger dauern könnten, wäre das irrlichternde Wikipedia-Beispiel des 170km/h-Schmetterballs mit "nur etwa 1/1000 Sekunde" Berührzeit dann schon eher wieder ein Gegenargument (denn solche Bälle sind in der Regel mit heftigem Oberschnitt versehen).

[SpinnyTop78]

Zitat von pibach

Wirklich akkurate Messungen für Tischtennis, die auch tangentiale Schläge einbeziehen sind mir nicht bekannt.

Eigentlich müsste jeder TT Materialhersteller da über Daten verfügen. Denn genau sowas machen die doch in ihrer Materialforschung oder nicht?!?!

[Deserteur]

Ich denke, dass die Hersteller von Belägen über solche Geschichten verfügen. Es gab auf you tube mal ein promo video von andro, wo sie eine FEM des Schlägerkontaktes (aber ohne Ball, schätze um Rechenaufwand zu sparen) gemacht haben. So eine FEM ist nur sinnvoll wenn man auch die Zeitspanne kennt, da Polymere scherratenabhängiges Verhalten zeigen.

Meine persönliche Meinung ist, dass man den Schläger sich als zwei Federn vorstellt. Eine horizontal zur Oberfläche und eine senkrecht dazu. Die mit der höheren Frequenz bestimmt die Dauer des Kontaktes. Wenn man vereinfacht annimmt, dass die horizontale Feder nur aus dem Gummi/Schwamm besteht und die senkrechte nur aus Holz/Schwamm/Gummi, kann man ja schonmal abschätzen. Nächste Vereinfachung: Die Schwingfrequenz einer Feder wird von der kürzestes Durchschwingzeit einer Einzelkomponente (Gummi, Holz oder Schwamm) diktiert. Das Holz hat die höchste Frequenz. Dementsprechend ist die Frequenz der senkrechten Feder die größer (Holz) als die der horizontalen (Gummi), da das Holz einfach wesentlich steifer als der Gummi ist. Holzfrequenzen liegen irgendwo im 1000 Hertz Bereich, wo man wieder auf die 1 ms Kontaktzeit kommt.

@pibach Ich denke, die 1 ms kommen aus Auflösungsproblemen (Kamera löst Zeit von nur einer Millisekunde auf) und der Interpretation des Balles als Feder. Man vernachlässigt dabei einfach die Viskoelastizität.