Frage Ballphysik

[Schmetterstop]

Liebe Tennisfreunde,

ich arbeite momentan an einem kleinen privaten Tennis-Software Projekt (ich möchte es noch ungern "Spiel" nennen) und bastele gerade an der Ballphysik. Dabei geht es zunächst um die Kräfte, die auf den Ball einwirken. Dazu gibt es einiges an Infos im Netz, sodass ich Erdanziehung, Luftwiderstand und Magnuskraft schon ganz gut hinbekommen habe.

Leider habe ich bisher aber nichts über den so genannten "angular Drag" herausfinden können. D.h. wie stark verringert sich die Ballrotation während des Ballflugs? Ich kann mir vorstellen, dass durch die rauhe, Filzoberfläche einiges an Spin verloren geht ...aber ich brauche konkrete Zahlen bzw Formeln.
Wer kann mir helfen?

Eine zweite Frage bezieht sich ebenfalls auf den Spin. Jedoch erst nach dem "Bounce", also dem Aufprall auf den Boden. Nämlich: Wie viel Spin hat ein Topspin Ball nach dem Aufprall noch?
Hier würden mir zunächst auch Erfahrungswerte bzw subjektive Eindrücke helfen, da der Aufprall ein sehr kompliziertes Konstrukt ist (Rutschen, Rollen, Beißen,...) und ich die Berechnungen dafür erstmal simpel halten möchte.

Danke im Voraus und ein frohes Neues!

[fritzhimself]

...hast du hier schon nachgesehen...?

http://www.itftennis.com/technical/balls/approval-tests.aspx

[Schmetterstop]

...hast du hier schon nachgesehen...?
http://www.itftennis.com/technical/b...val-tests.aspx

Danke für den Link! Die ITF Infos habe ich natürlich bereits gecheckt und mit einbezogen.

[megaspeed]

Hallo Schmetterstop,
ich habe mich die Hälfte meines Berufslebens mit Aerodynamik beschäftigt, deshalb finde ich Deinen Ansatz sehr gut.
Zu dem Tema Physik im Tennis gibt es eine Bibel: The Physics and Technology of Tennis.
Hier findet man auf S. 385 den Zusammenhang zwischen Spin und cw Wert.
Wenn Du keinen Zugriff auf das Buch hast, kann ich Dir eine Kopie von dem Kapitel schicken.
Gruß,
Otto

[fritzhimself]

hier wäre noch ein Link - PDF als download.

http://resource.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I2-The-Balls-in-Your-Court.pdf

[Schmetterstop]

Hallo Schmetterstop,
ich habe mich die Hälfte meines Berufslebens mit Aerodynamik beschäftigt, deshalb finde ich Deinen Ansatz sehr gut.
Zu dem Tema Physik im Tennis gibt es eine Bibel: The Physics and Technology of Tennis.
Hier findet man auf S. 385 den Zusammenhang zwischen Spin und cw Wert.
Wenn Du keinen Zugriff auf das Buch hast, kann ich Dir eine Kopie von dem Kapitel schicken.
Gruß,
Otto

Hallo Otto,
das Buch ist tatsächlich schon bestellt und wird am Montag geliefert (hoffentlich).


Bis dahin beschäftige ich mich noch mit der Collision-Detection. Momentan neigt der Ball noch ab und zu dazu durch den Court hindurchzuflitzen anstatt abzuspringen.

[MagicUwe]

Mir fällt da sofort unity ein:
unity3d.com

Google:

https://www.google.de/search?q=unity+ball+physics

https://www.google.de/search?q=unity+tennis+ball+physics+spin

[Schmetterstop]

Mir fällt da sofort unity ein:
unity3d.com

Google:

https://www.google.de/search?q=unity+ball+physics

https://www.google.de/search?q=unity...l+physics+spin

Ich arbeite auch mit Unity. Die Physik, die Unity mitbringt reicht zwar vollkommen aus für Spaßprojekte aus. Bei Simulationen fährt man jedoch besser, wenn man die Kräfte, die am Ball zerren, selbst kalkuliert. Unity vereinfacht es teils zu stark (Luftwiderstand von v abhängig und nicht von v²).
Bringt man außerdem einen Ball mit 5000RPM zum rotieren, passieren in Unity beim Aufprall mit dem Boden (oder anderen Objekten) merkwürdige Dinge und man fühlt sich ein wenig an den Film "Ghost - Nachricht von Sam" erinnert.

In der Realität haben Courts, je nach Einfallswinkel des Balls, unterschiedliches Verhalten. Unter 20° kommt es kaum mehr zum Rollen des Balls, sondern fast nur noch zum Rutschen (Vergleichbar mit einer Bowlingkugel, bevor die Oberfläche der Kugel die Geschwindigkeit des Ballmittelpunkts erreicht hat und ins Rollen übergeht).
Auf Sand schiebt der Ball außerdem beim Rutschen einen Sandberg vor sich her, von dessen "Hang" er dann abspringt (--> höherer Absprungwinkel).

Das alles kann Unity leider noch nicht von Haus aus.

[Schmetterstop]

Hallo Schmetterstop,
ich habe mich die Hälfte meines Berufslebens mit Aerodynamik beschäftigt, deshalb finde ich Deinen Ansatz sehr gut.
Zu dem Tema Physik im Tennis gibt es eine Bibel: The Physics and Technology of Tennis.
Hier findet man auf S. 385 den Zusammenhang zwischen Spin und cw Wert.
Wenn Du keinen Zugriff auf das Buch hast, kann ich Dir eine Kopie von dem Kapitel schicken.
Gruß,
Otto

Hey Otto,
du bist nicht zufällig fit darin mit Differenzialgleichungen zweiter Ordnung zu hantieren?
Ich bin gerade dabei die Flugbahn zu beschreiben. Ich möchte Computer-Gegner erstellen. Dazu muss der Aufprallpunkt des Balls vorhergesagt werden können, bevor der Ball die Kurve geflogen ist.

Für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung (Gravitation) kein Problem. Das funktioniert bereits ganz gut. Schwierig wirds für mich dann, wenn der Luftwiderstand dazukommt (ungleichmäßige Beschleunigung) und erst recht wenn die Magnuskraft dazukommt (Abhängig von Geschwindigkeit und Rotation, die beide ja nicht konstant sind).

[MagicUwe]

Ich bin gerade dabei die Flugbahn zu beschreiben. Ich möchte Computer-Gegner erstellen. Dazu muss der Aufprallpunkt des Balls vorhergesagt werden können, bevor der Ball die Kurve geflogen ist.

Für eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung (Gravitation) kein Problem. Das funktioniert bereits ganz gut. Schwierig wirds für mich dann, wenn der Luftwiderstand dazukommt (ungleichmäßige Beschleunigung) und erst recht wenn die Magnuskraft dazukommt (Abhängig von Geschwindigkeit und Rotation, die beide ja nicht konstant sind).

Ich glaube nicht, dass man hier etwas Neues erfinden muss. Das hier sieht auf den ersten Blick brauchbar für deine Zwecke aus:

Schuss und Tor - Flug eines Balls Mathematische Beschreibung, Eigenschaften, Visualisierungen

Modellierung der Flugbahn eines Balls unter Berücksichtigung von Gravitation, Luftwiderstand und Magnuseffekt. Die Implementierung wird dir praktisch weiterhelfen.