Физики объяснили феномен «крученой подачи» в бадминтоне с помощью 3D-моделирования

Траектория полета и окружающий воздушный поток воланчика во время крученой подачи. Автор: Чжичэн Чжан

Бадминтон, один из самых популярных видов спорта в мире, насчитывает около 220 миллионов игроков по всему миру. Как и в других ракеточных видах спорта, хорошо выполненная подача может обеспечить существенное преимущество в начале розыгрыша.

«Крученая подача» была представлена датским игроком на турнире Polish Open 2023. Эта техника добавляет предварительное вращение до того, как ракетка коснется волана, чье естественное вращение обычно определяется углами наклона его перьев, что часто делает траекторию полета волана очень непредсказуемой.

Техника оказалась настолько эффективной, что Всемирная федерация бадминтона (BWF) ввела временный запрет на ее использование в ответ на реакцию профессионального сообщества. Игроки и тренеры жаловались на сложность, которую она представляет, и возникли опасения, что это может comprometить зрелищность игры, которая держится на продолжительных розыгрышах.

В журнале Physics of Fluids исследователи из Гонконгского университета науки и технологий и Пекинского университета (Китай) использовали вычислительную гидродинамику (CFD) и аэродинамические эксперименты, чтобы изучить феномен этой спорной подачи.

«Нас интересовала фундаментальная аэродинамика, — заявил автор работы Чжичэн Чжан. — Более того, раскрытие эффектов предварительного вращения на траекторию и аэродинамику волана может помочь игрокам освоить искусство выполнения крученой подачи и, возможно, помочь игрокам на другой стороне сетки принять ее».

Исследователи использовали CFD для моделирования траекторий волана во время подач при трех условиях: без предварительного вращения, с предварительным вращением в направлении естественного вращения волана и с предварительным вращением против естественного вращения. Они обнаружили, что волан во время подачи проходит три фазы: фазу переворота, фазу колебаний и фазу стабилизации.

«Предварительное вращение влияет на колебательное поведение волана, и крученая подача с вращением, противоположным естественному вращению волана, как правило, продлевает фазу колебаний, — пояснил Чжан. — Эффективность крученой подачи также зависит от направления вращения скорости предварительного вращения».

Это исследование представило первые 3D-модели CFD, исследующие траекторию волана во время крученых подач. Вдохновленные нестационарными движениями, наблюдавшимися в симуляциях, исследователи заявили, что хотят изучить больше игровых стратегий — чтобы раскрыть стоящую за ними физику и помочь многим игрокам, любящим этот вид спорта.

«Наше будущее исследование будет сосредоточено на захвате траекторий волана с помощью систем motion capture и помощи спортсменам в оттачивании навыков подачи», — сказал Чжан.

Больше информации: Shuttlecock trajectory during spin serves, Physics of Fluids (2025). DOI: 10.1063/5.0275494

Источник: American Institute of Physics