Bola de ténis
  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