Se Tem Certeza Que Já Sabe, Então Não Perca Seu Tempo Lendo Esse Artigo!
Olá tenista!
Todos tenistas estão cansados de ouvir os termos topspin e backspin, porém, será que sabem explicar cientificamente como ocorre o fenômeno?
O que a maioria sabe é que quando a bola é impulsionada e sai girando no sentido do alvo, a bola fica sujeita ao fenômeno topspin.
Dessa forma, a bola produz uma parábola mais acentuada para em seguida cair rapidamente.
No caso do fenômeno backspin, a bola após ser impulsionada, sai girando no sentido oposto ao do alvo. Nesse caso, a bola tende a percorrer uma trajetória baixa e mais plana. Ela também percorrerá uma parábola, mas será muito sutil, dando a impressão que seguiu uma trajetória retilínea.
E para explicar todo esse imbróglio, credita-se ao "Efeito Magnus" a manifestação dos eventos comentados acima.
Desde o ensino médio sabemos que qualquer corpo que é lançado sob a ação da gravidade percorrerá uma trajetória parabólica seguindo a equação do 2º grau do tipo Ax² + Bx + C = 0.
Bem, e o que produz os fenômenos topspin e backspin?
Aí a coisa fica um pouco mais complexa, temos que partir para o nível universitário e nos envolvermos com a Mecânica dos Fluídos ou Fluidodinâmica.
O Autor considera importante deixar claro que os universitários do programa Silvio Santos em nenhum momento foram consultados para a consecução desse artigo.
Para nossa sorte, no dia 8 de fevereiro de 1700, em Groninga, Holanda, nasceu Daniel Bernoulli.
Daniel pertenceu a uma brilhante família de filósofos, físicos e matemáticos, porém, sua graduação foi em Medicina.
Apesar de sua formação, foi professor de matemática por décadas e sua contribuição para a área foi extraordinária.
Em 1738 publicou o livro Hydrodynamica, escrito em latim, que revolucionou o mundo da Fluidodinâmica.
Nesse brilhante livro, Bernoulli lançou sua equação que seria posteriormente conhecida como Equação de Bernoulli, que é apresentada abaixo:
As variáveis da equação são as seguintes:
P : Pressão
Z : Cota ou referencial
V : Velocidade
g : Força da gravidade
ϒ : Densidade do fluído
Perdas (0,1) : Perdas de carga, atrito ou arrasto, do ponto 0 ao 1.
Basicamente a equação demonstra que toda vez que temos aumento na velocidade de um fluído, líquido ou gás, num determinado ponto, nesse mesmo ponto haverá uma queda de pressão.
Por sua vez, se num determinado ponto houver uma redução de velocidade, haverá um aumento de pressão.
É totalmente contra-intuitivo e sai completamente da compreensão dos mortais comuns, ou melhor, dos tenistas comuns.
O melhor exemplo para entendimento do processo que ocorre é o Tubo Venturi que é apresentado abaixo:
O desenho é auto-explicativo e demonstra claramente as variações de pressões que ocorrem em função das variações de velocidades de um fluído.
É a simples comprovação da Equação de Bernoulli.
De posse das informações acima, podemos agora tratar do assunto que nos interessa, que é dos fenômenos backspin e topsin.
Na figura abaixo, podemos observar uma bola se movimentando com efeito backspin:
Como todos os leitores do blog já leram o post "A Bola Usada é Mais Veloz que Uma Nova?" que trata sobre a camada limite e suas consequências, podemos avançar nas nossas explicações.
No ponto A, nossa amiga camada limite que está com velocidade zero na superfície da bola, tenta desesperadamente frear as demais camadas que estão sobre ela, e após muita discussão e aplicação da neurolinguística, obtém sucesso.
Como consequência, reduz a velocidade das camadas seguintes e aí Bernoulli ataca impiedosamente, aumentando a pressão naquela área e impondo uma força para cima.
Enquanto isso, no ponto B, a nossa dedicada camada limite que também está com velocidade zero na superfície da bola, tenta acelerar as demais camadas.
Como sempre, todo rebanho se opõe a novas ideias e experiencias, mas a camada limite do ponto B não é nada boba. Aplica as instruções do livro "Como fazer amigos e influenciar pessoas" e bingo! Também obtém sucesso e as demais camadas aceitam aumentar suas velocidades.
Bernoulli, que estava nas imediações tomando uma caipirinha com seu amigo Euler, percebe a furtiva manobra e imediatamente aplica uma Medida Provisória exigindo que a pressão seja reduzida. Com isso a bola também sofre uma força para cima.
Em resumo, no fenômeno backspin, temos uma pressão positiva na parte inferior da bola e uma pressão negativa na parte superior da mesma.
O somatório das forças resultantes promove a tendência da bola subir.
Vamos agora analisar o caso do fenômeno topspin, através da figura a seguir:
No caso do topspin, as forças de reação são exatamente opostas ao caso
do backspin.
Bernoulli, já na quinta caipirinha, é informado do fato e não perdoa, reduz imediatamente a pressão no ponto A e uma força para baixo é produzida.
Já no ponto B, a nossa intrépida camada limite, insatisfeita com a situação do Aquecimento Global, tenta de todas as formas reduzir a velocidade das demais camadas e é bem sucedida.
Bernoulli, meio cambaleando e já dançando um frevo, é informado do fato e sobre um trio elétrico determina que a pressão no ponto B seja aumentada. Instantaneamente uma força para baixo é produzida.
O somatório final das forças determina que a bola tenda a descer.
Finalizando, o Autor, não poderia deixar de comentar um equívoco histórico inaceitável.
Em 2 de maio de 1802, ou seja, mais de 100 anos depois do nascimento de Daniel Bernoulli, nasceu o Físico Henrich Gustav Magnus em Berlim.
Um belo dia, Magnus, passeando pelo Parque Ibirapuera em São Paulo e observando algumas crianças lançando Frisbee, notou que a trajetória dos discos não era a esperada.
Posteriormente, realizou algumas medidas e constatou que realmente as trajetórias eram modificadas por algumas forças aerodinâmicas.
A partir daí, passou a alardear o fato e após 200 anos, é disseminada a informação que ele é que "descobriu" o fenômeno denominado "Efeito Magnus".
Afirmar que backspin e topspin são causados pelo "Efeito Magnus" é no mínimo um desrespeito a Daniel Bernoulli, brilhante precursor da Mecânica dos Fluídos que é integralmente aplicada nos tempos atuais.
O Autor lamenta profundamente o equívoco histórico e quando alguém lhe disser que o fenômeno topspin e backspin é provocado pelo "Efeito Magnus", pergunte, você tem um "tempinho"?
Um forte abraço
Franco Morais
www.tenniscience.com.br
Do You Know How To Scientifically Explain How Topspin And Backspin Effects Are Produced?
If You're Sure You Already Know, Then Don't Waste Your Time Reading This Article!
Hello tennis player!
All tennis players are tired of hearing the terms topspin and backspin, however, do they know how to explain scientifically how the phenomenon occurs?
What most people know is that when the ball is propelled and rotates in the direction of the target, the ball is subject to the topspin phenomenon.
In this way, the ball produces a more pronounced parabola and then falls quickly.
In the case of the backspin phenomenon, the ball, after being propelled, goes out spinning in the opposite direction to the target. In this case, the ball tends to travel a low and flatter path. It will also go through a parable, but it will be very subtle, giving the impression that it has followed a straight path.
And to explain all this imbroglio, the "Magnus Effect" is credited with the manifestation of the events mentioned above.
Since high school we know that any body that is launched under the action of gravity will follow a parabolic trajectory following the equation of the 2nd degree of type Ax² + Bx + C = 0.
Well, and what produces the topspin and backspin phenomena?
Then it gets a little more complex, we have to go to the university level and get involved with Fluid Mechanics or Fluid Dynamics.
The Author considers it important to make it clear that university students in the Silvio Santos program (a brazilian TV show)
Luckily for us, on February 8, 1700, in Groningen, Holland, Daniel Bernoulli was born.
Daniel belonged to a brilliant family of philosophers, physicists and mathematicians, however, his degree was in Medicine.
Despite his background, he was a mathematics teacher for decades and his contribution to the field was extraordinary.
In 1738 he published the book Hydrodynamica, written in Latin, which revolutionized the world of Fluid Dynamics.
In this brilliant book, Bernoulli launched his equation that would later be known as the Bernoulli Equation, which is presented below:
The variables are as follows:
P: Pressure
Z: Quota or reference
V: Speed
g: Force of gravity
ϒ: Fluid density
Losses (0,1): Losses, friction or drag, from point 0 to 1.
Basically, the equation shows that every time we increase the speed of a fluid, liquid or gas, at a certain point, at that same point there will be a pressure drop.
In turn, if at a given point there is a reduction in speed, there will be an increase in pressure.
It is totally counter-intuitive and completely out of the ordinary mortals' understanding, or rather, of ordinary tennis players.
The best example for understanding the process that occurs is the Venturi Tube which is presented below:
The design is self-explanatory and clearly demonstrates the pressure variations that occur as a result of variations in the speed of a fluid.
It is a simple proof of the Bernoulli Equation.
With the information above, we can now deal with the subject that interests us, which is the backspin and topsin phenomena.
In the figure below, we can see a ball moving with a backspin effect:
As all readers of the blog have already read the post "Is the used ball faster than a new one?" that deals with the boundary layer and its consequences, we can proceed in our explanations.
At point A, our friendly boundary layer that is at zero speed on the surface of the ball, desperately tries to brake the other layers that are on it, and after much discussion and application of neurolinguistics, it succeeds.
As a consequence, reduces the speed of the following layers and then Bernoulli relentlessly attacks, increasing the pressure in that area and imposing an upward force.
Meanwhile, at point B, our dedicated boundary layer which is also at zero speed on the surface of the ball, try to speed up the other layers.
As always, every herd is opposed to new ideas and experiences, but the boundary layer of point B is not silly at all. Apply the instructions in the book "How to make friends and influence people" and bingo! It is also successful and the other layers agree to increase their speeds.
Bernoulli, who was nearby taking a "caipirinha" with his friend Euler, realizes the stealth maneuver and immediately applies a provisional demanding that the pressure is reduced. With that the ball also suffers an upward force.
In short, the backspin phenomenon, we have a positive pressure at the bottom of the ball and a negative pressure at the top of it.
The sum of the resulting forces promotes the tendency of the ball to rise.
Let us now analyze the case of the topspin phenomenon, through the following figure:
In the case of topspin, the reaction forces are exactly opposite to the case
backspin.
At point A, our great friend, zero speed limit layer, is forcing the other layers to increase their speeds, which after much confusion and police interference, decided to accept and left in a distraught career.
Bernoulli, already in the fifth "caipirinha", is informed of the fact and does not forgive, immediately reduces the pressure at point A and a downward force is produced.
At point B, our intrepid boundary layer, dissatisfied with the situation of Global Warming, tries in every way to reduce the speed of the other layers and is successful.
Bernoulli, half staggering and already dancing a frevo, is informed of the fact and about an "electric trio" (a truck with a band) determines that the pressure at point B is increased. Instantly a downward force is produced.
The final sum of forces determines that the ball tends to descend.
Finally, the Author could not fail to comment on an unacceptable historical mistake.
On May 2, 1802, that is, more than 100 years after the birth of Daniel Bernoulli, Physicist Henrich Gustav Magnus was born in Berlin.
One fine day, Magnus, strolling through Ibirapuera Park in São Paulo and watching some children launching frisbee, noticed that the trajectory of the disk was not as expected.
Subsequently, he made some measurements and found that the trajectories were actually modified by some aerodynamic forces.
From then on, he started to boast about the fact and after 200 years, the information that he "discovered" the phenomenon called "Magnus Effect" is disseminated.
To affirm that backspin and topspin are caused by the "Magnus Effect" is at least a disrespect to Daniel Bernoulli, brilliant precursor of Fluid Mechanics that is fully applied today.
The Author deeply regrets the historical mistake and when someone tells you that the topspin and backspin phenomenon is caused by the "Magnus Effect", ask, can we talk a little bit?
Best regards
Franco Morais
www.tenniscience.com.br
