La tua corda da tennis e’ molto debole


La tua corda da tennis e’ molto debole a causa dell’uso che ne hai fatto? E’ una vita stressante, una corda è sempre sotto tensione. E c’è di peggio: viene tirata, piegata, strattonata, tesa, ritorta, strofinata, schiaffeggiata e legata. Questo stress può usurare una corda, abbassare la sua produttività e portarla al punto di rottura. E nonostante tutto questo stress, noi chiediamo che le nostre corde accumulino e restituiscano energia, più e più volte. Alcune corde non ce la fanno proprio… Che cosa ci vuole per essere una corda da tennis? Come ci si sente ad essere una corda da tennis? “La corda da tennis si comporta come un fluido pigro”, ha dichiarato il consulente tecnico della USRSA Dr. Carl Amore. Questo perché, in tensione, la corda si allunga. Ma non per tutto il tempo. Si estende e recupera. Come e quando una corda da tennis si estende è ciò che è importante. Questo allungamento è direttamente correlato alla durata di una corda e alla sua capacità di immagazzinare energia, restituirla e mantenere la tensione. Definiamo i termini e i concetti e vediamo perché sono importanti.

ALLUNGAMENTO

“Allungamento”, “stiramento” ed “elasticità”. Questi termini sono correlati. Per allungarsi, un materiale deve stirarsi e diventare più sottile. La quantità di estensione dipende da quanto il materiale è elastico. Ci sono tre scenari di allungamento che sono importanti per i giocatori e gli incordatori: tirando e stirando una lunghezza di corda ad una tensione costante continua (cioè, tensionando tramite una macchina incordatrice), si estende una lunghezza di corda con una forza sempre crescente e ci sara’ una continua diminuzione della tensione su una lunghezza costante di corda (ovvero, una corda installata su una racchetta perde costantemente tensione nel tempo).

ALLUNGAMENTO E INCORDATURA

Quando tirati ad una tensione costante, alcuni materiali si allungano e altri si rompono. Se un peso di 20 chili viene aggiunto alla fine di una corda di nylon sospesa, la corda si allunga costantemente. Il suo tasso di allungamento, però, diminuisce. La maggior parte dell’allungamento avviene nei primi 5-10 secondi, ma continua indefinitamente, benché stabilizzata ad un tasso molto lento. Il tasso di allungamento può diventare non più di 5 decimi di millimetro a settimana. Questo è allungamento permanente sotto tensione costante. Nell’incordatura, questo fenomeno è molto importante, mentre si sta tensionando la corda. Una volta bloccata con le pinze, la corda non è più sotto tensione costante e quindi smette di allungarsi. Ma la corda deve ancora rispondere all’essere sotto tensione in qualche modo e lo fa perdendo tensione.

ALLUNGAMENTO E IL COLPIRE LA PALLA

I produttori guardano anche all’allungamento ottenuto tirando una corda da tennis a una velocità costante e all’aumento di lunghezza per unità di tempo – 10 millimetri al minuto, per esempio. In questo caso, il tasso di trazione è costante, non la forza. Quanto più la corda è tesa, più resiste e più forza è necessaria per allungare un po’ di più. Eventualmente non si allunga più e si rompe. La forza al punto di rottura è noto come la resistenza alla trazione. Per la maggior parte delle corde sintetiche, questo è di circa 150 chili. Questo è moltissimo perché la forza di tensione alla racchetta più la forza d’urto con la palla raramente supera i 100 chili. Gli extra 50 chili sono l’assicurazione contro gli effetti della dentellatura creatasi a causa del movimento delle corde. La forza del materiale di una corda dipende dalla sua sezione trasversale (maggiore lo spessore della corda a qualsiasi tensione, più forte il materiale sarà). Così, quando una corda viene dentellata, la restante sezione trasversale diminuisce e con essa la resistenza alla trazione. La corda da tennis si rompe quando la forza di impatto supera il “carico di rottura dentellato.”

ALLUNGAMENTO BUDELLO NATURALE E NYLON

E ‘ evidente che, come aumentano le tensioni, il budello naturale si estenda più del nylon. Infatti, all’aumentare della tensione, il budello si estende ancora di più mentre il nylon tende a calare. Non è importante quanto una corda si allunghi per arrivare ad una tensione di riferimento. Ciò che è importante è la percentuale di allungamento che avviene a piccoli incrementi intorno quella tensione. Come disse il consulente tecnico della USRSA Dr. Brody, “La cosa a cui guardare è l’incremento degli ultimi 5 chili. Non importa quanto la corda si è allungata tirandola a 20 chili. Volete sapere quanto si estende quando si passa da 20 a 25. Una corda può allungarsi molto per i primi 20 chili e non tanto per i prossimi 5 “. In altre parole, se la corda da tennis si allunga completamente  fino a 23 chili, allora non c’è allungamento residuo per assorbire l’impatto con la palla a tensioni superiori. E dal momento che la palla aggiunge fino ad altri circa 15 chili di tensione al momento dell’impatto, voi volete sapere quanto una corda si estenderà con quelle forze.

ALLUNGAMENTO E PERDITA DI TENSIONE

La terza situazione di allungamento non è davvero di allungamento. Si tratta di perdita di tensione. La confusione nasce perché si è spesso erroneamente pensato che se una racchetta perde tensione nel corso del tempo, la corda deve essersi allungata. Ma c’è differenza. In una racchetta, la lunghezza della corda rimane costante perché la corda non puo’ allungarsi – è legata – e la distanza tra i lati opposti del telaio rimane la stessa. Invece, la tensione diminuisce. Questa è una forma di allungamento. La corda da tennis perde tensione nel corso del tempo perché la tensione di incordatura, in combinazione con gli impatti con la palla,  rompe i legami molecolari nella corda producendo piccole perdite  di tensione con ogni colpo. Questo diminuisce l’elasticità di una corda. Una corda a partire da 23 chili e allungamento del 4% può finire a 20 chili e poi allungare solo per il 2%. La corda è morta. Perde la sua capacità di allungarsi. Ogni materiale che costituisce una corda da tennis perde tensione in questo modo, a velocità diverse. L’obiettivo è quello di trovare un materiale che riduca al minimo la perdita di tensione e il declino di elasticità e resilienza.

UN ESEMPIO: TENSIONE CONTRO ALLUNGAMENTO

Ecco un esempio istruttivo della differenza tra tensione e allungamento. Quando si tagliano le corde su due racchette identiche incordate alla stessa tensione, uno con nylon e uno con kevlar, il filo di nylon scatta indietro e si separa di alcuni centimetri, mentre il kevlar non lo fa. Il kevlar ha perso tutta la sua tensione perché non scatta indietro? Mentre ci giocavi, sembrava molto rigido e teso! Cosa sta succedendo qui? In primo luogo, il Kevlar si separerà, ma non è proprio così evidente come con il nylon. Perché? Perché il kevlar è una corda così rigida, si può allungare solo del 2% per arrivare a 23 chili, mentre il nylon potrebbe allungarsi del 10%. Così, quando si taglia una corda verticale da 30 centimetri, il nylon teoricamente (e assumendo il 100% di recupero) si separa del 10% (3 centimetri) e il Kevlar del 2% (0,6 centimetri) mentre scattano di nuovo alla loro lunghezza prima di essere state tensionate. La tensione e l’allungamento spesso hanno lo stesso aspetto, ma non sono certo equivalenti. In secondo luogo, e contrariamente alla credenza popolare, il kevlar probabilmente ha perso la tensione. Infatti, ne ha perso la maggior parte. I test dimostrano che il kevlar perde quasi tutta la sua tensione, ma ancora sembra molto tirato perché è così rigido. Così la tensione e la rigidità non sono la stessa cosa, anche se lo possono sembrare.

ELASTICITA’ E ACCUMULO DI ENERGIA

L’elasticità è la capacità di allungarsi. Il rapporto fra forza (o tensione) e allungamento è una misura di elasticità. Quindi più un materiale si deforma per una data forza, tanto più elastico è  il materiale. L’elasticità rappresenta uno delle due principali funzioni di una corda, immagazzinare energia. L’altro è il ritorno di energia o resilienza. Ci sono due tipi di elasticità: statica e dinamica. L’elasticità statica è una misura di quanto un materiale si estende con frequenza di carico molto lento (in una macchina incordatrice, per esempio). L’elasticità dinamica, invece, misura gli effetti dei tassi di carico molto veloci, come l’impatto con la palla. Più una corda da tennis è costretta ad allungarsi, più resiste all’allungamento e diventa più rigida. Ciò significa che maggiore è l’impatto della palla sulle corde (che comprende la velocità della palla e la velocità del vostro swing), più rigida la corda reagirà a qualsiasi tensione. Quindi, se due giocatori con la stessa corda e la stessa tensione giocano contro diversi avversari che colpiscono la palla a 80 e 130 chilometri all’ora rispettivamente, allora un giocatore potrebbe dire che la corda è molto elastica e l’altro che è invece molto rigida. E se entrambi hanno giocato un colpo a 80 kmh, potrebbero entrambi dire che la corda è elastica. Ciò che è corretto è semplicemente che la corda si comporta in modo diverso a diverse condizioni di carico. L’elasticità dipende anche dal materiale e dalla costruzione della corda. Corde a nucleo solido e multifilamenti differiscono, per esempio. Perché? In generale, più sono le parti costituenti una corda, più morbida è la corda perché la forza della palla deve essere trasferita a ciascuna parte separatamente. Questo trasferimento “graduale” dà ad un multifilamento una sensazione di morbidezza. Con un nucleo solido, i trasferimenti di carico avvengono molto rapidamente e questo trasmette sensazioni molto più nitide. Questa misurazione dinamica è talvolta indicata sia come “elasticità dinamica” che come “rigidità dinamica.” Sono essenzialmente la stessa cosa viste da estremità opposte. Se una corda ha una bassa rigidità dinamica, ha una elasticità dinamica elevata. Rigidità dinamica è la forza necessaria per allungare una corda da tennis di una data quantità, ed elasticità dinamica è la quantità di allungamento per una data forza. Una corda da tennis non ha una elasticità o rigidità dinamica. Piuttosto ne ha una per ogni tensione. In che modo tutto questo ha a che fare con la capacità di stoccaggio di energia della corda? Le corde reagiscono all’impatto con la palla allungandosi e deformandosi. La forza viene distribuita dal centro verso l’esterno. Ogni corda deforma più o meno a seconda della forza applicata, della sua lunghezza e della tensione. Quanto più la corda si allunga, tanta più energia può immagazzinare. E più energia viene  immagazzinata, tanto più la corda è disponibile a restituire tale energia alla palla.

RESILIENZA ED ENERGIA DI RITORNO

Una palla da tennis rimane solo sulle corde da 0.003 a 0.005 secondi. Ecco quanto tempo necessita alle corde per allungare e recuperare. All’insieme palla-racchetta sono necessari tempi molto più lunghi. La palla resta sulle corde e rimane compressa tutto il tempo.  Le corde provvedono alla spinta in uscita. L’energia che ha invece piegato la racchetta all’impatto viene dissipata sotto forma di vibrazioni dopo che la pallina lascia le corde. Di conseguenza, quasi tutta l’energia che viene generata in questi due deformazioni racchetta-pallina non è disponibile per dare velocità alla palla. Ma l’energia immagazzinata nella corda è disponibile, anche se non viene restituita totalmente. Perché? Ricordiamo che il trasferimento di carico in un multifilamento può far sembrare una corda morbida per la palla in entrata. Può sembrare “soft” all’impatto o lenta a far uscire la pallina. Ma c’è anche un altro tipo di energia in gioco qui. Quando un multifilamento si allunga, ci sono sia interazioni molecolari che fibra-a-fibra. Quando le fibre strofinano l’una contro l’altra, generano attrito. L’attrito è calore e, in questo caso, è energia persa. Quando si aggiungono più e più parti ad una corda, si ottiene più e più attrito. Ecco perché un multifilamento può sembrare più confortevole ma meno potente di una corda a nucleo centrale solido fatta dello stesso materiale e dello stesso calibro. La resilienza non è solo il recupero di energia di una corda, ma anche il recupero delle sue originali caratteristiche meccaniche. Questi includono la sezione trasversale (non rimane allungata o deformata), carico (non perde tensione) ed elasticità (rimane elastica). E’ possibile creare una corda perfettamente elastica e resistente ma che si rompe o perde quelle proprietà dopo un solo colpo. Quindi, se una corda è molto elastica, la prossima domanda è: per quanto tempo la corda da tennis mantiene la sua  elasticità? Quanto è resistente sia meccanicamente che in termini di ritorno di energia?

COMPROMESSI

La combinazione di proprietà di una corda da tennis è problematico perché molti di questi tratti si escludono a vicenda. Prendiamo giocabilità e durata, per esempio. Entrambe queste caratteristiche sono proporzionalmente correlate alla sezione trasversale. Il più sottile la corda, la più elastica è, ma anche la meno durevole. Quelle più spesse sono più resistenti ma meno elastiche. Ma se voi rendete una corda più sottile semplicemente allungandola, non otterrete una corda più elastica. Invece, a tensioni sempre più elevate la corda diventa più rigida anche se più sottile. E se una corda perde tensione a causa dello stress, non torna quindi più nuovamente elastica. Compromessi esistono anche con diverse costruzioni di corda. Costruzioni multifilamento sono generalmente più confortevoli, ma meno durevoli rispetto a corde con nucleo centrale solido dello stesso materiale.

ENERGIA DI RITORNO: ALLA RICERCA DELLA CORDA DA TENNIS PERFETTA

Immaginate una corda in perfetta efficienza. Come sarebbe? Vediamo. Una corda singola viene caricata ad una certa tensione e legata. Un martello applica quindi una forza alla corda equivalente ad un colpo a 120 km. orari. All’impatto la corda inizia ad allungarsi e più la forza aumenta, più la tensione aumenta. Alla massima estensione raggiungibile da quella corda per quella forza, la deformazione inverte il suo corso e comincia a recuperare. Se la corda da tennis fosse perfettamente efficiente, potrebbe immagazzinare e restituire tutta l’energia trasmessa dal martello. Se ciò accadesse, la velocità e il tempo della palla sulle corde sarebbe uguale alla velocità e al tempo della palla sulle corde in uscita. Il tempo, per esempio, per allungare gli ultimi 10 mm sarebbe uguale ai primi 10 mm ad uscire, e così via per ogni distanza lungo l’entrata e percorsi in uscita. Se queste condizioni fossero vere, le corde recuperebbero con la stessa energia che ci è voluta per allungarle. Ma non è così nella vita reale. Minore è l’area tra l’allungamento e il recupero, più efficiente la corda. L’area intermedia fra allungamento e recupero rappresenta la perdita di energia.

CHIAVE DEL DISCORSO:

Alcuni test sono stati eseguiti su singole corde, tirate a 20 Kg e condizionate da 20 colpi di martello per stabilizzare la corda dopo averla legata. Le proprietà di ogni materiale determinano se questi reagiranno alla forza con l’allungamento o la rigidezza (e quale combinazione di questi), quanto tempo ci vorrà per allungare e recuperare e quanta tensione andrà perduta nel processo. Più grande è la differenza di tensione tra la tensione iniziale e la massima tensione, più rigida la corda e più energia si perde. In ciascun punto lungo il percorso della corda, la tensione di recupero è inferiore alla tensione di allungamento, indicando che una parte dell’energia allungamento è stata persa nella fase di recupero. Una corda in aramide – il meglio conosciuto KEVLAR –  è così rigida che la sua tensione all’impatto sale il doppio di quella di qualsiasi altra corda.

CONCLUSIONE

Le corde sono roba divertente. L’obiettivo è sempre stato quello di rendere una corda sintetica perfetta proprio come il budello naturale. Ma il budello è forse magico. Questo è il caso di tutto ciò che proviene da un organismo vivente. Anche se si ottengono gli stessi parametri del budello naturale in laboratorio, la corda sintetica è inferiore nei risultati in campo. Con le fibre sintetiche, se due corde hanno misure simili tendono a giocare in modo simile. Ciò induce alcuni ricercatori a chiedersi se si stanno ponendo le domande giuste e stanno facendo le prove giuste per sbloccare i segreti del budello naturale e di applicarli a materiali sintetici. Speriamo che arrivi il giorno in cui saranno disponibili i dati su tutte le corde, in modo da poter personalizzare il giocatore con la racchetta e la corda e la corda per ogni racchetta. Ma le corde sono diverse. Come si applicano queste differenze è il modo per distinguere se stessi quali incordatori.

 

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