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Estudemos o movimento de uma bola de ténis ( massa M = 55 g ) lançada a 0,75 m
do solo, ao nível da linha de fundo e que após o impacto com a raquete tem uma velocidade inicial V0.
Considera-se a bola sem efeitos ( " top spin ", rotação ou outros...).
A direcção da bola faz um ângulo αcom a horizontal. Fazemos o estudo
considerando um atrito viscoso do tipo
f = K . | V | . V.
Para uma bola " nova " a constante K é de cerca de 1,3.10–3 (unidades MKSA)
Se a resistência do ar for ignorada, a equação do movimento será:
MdV/dt = Mg
Projectando sobre os eixos, temos (movimento parabólico) :
dVX/dt = 0 ⇒ VX = Const = V0.cos(α) e
dVY/dt = –g ⇒ VY = – gt + V0.sen(α)
x = x0 + V0.cos(α).t e
y = y0 + V0.sen(α).t –g.t²
Tendo em conta a resitência do ar, temos:
MdV/dt = Mg – K.V.V

Em cada etapa, temos 4 equações para integrar numericamente, recorrendo ao método de
de Runge-Kutta de ordem 4.
A aplicação:
O programa efectua o desenho da trajectória da bola (curva vermelha) em função dos parâmetros
ajustáveis (velocidade inicial e ângulo de lançamento) e o desenho da trajectória ideal no vazio (curva azul ).
O campo de jogo está desenhado a vermelho. Escreva nas caixas de texto parâmetros de valores plausíveis.
O lançamento exige uma grande precisão e não permite que se joguem bolas amortecidas eficazes.
O lift (lançamento ascendente com o plano inclinado para a frente) transmite à bola um movimento de rotação
no sentido anti-horário que aumenta a curva das trajectórias e, portanto, a segurança do lançamento.
O chop (efeito inverso) é de difícil controlo, mas permite bolas amortecidas graças à rotação rápida da bola, que aumenta o atrito.
Simulation Numérique de Jean-Jacques ROUSSEAU
Faculté des Sciences exactes et naturelles Université du Maine - Le Mans
Traduzido e adaptado para a Casa das Ciências
por Manuel Silva Pinto e Alexandra Coelho em Outubro de 2010
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