19 мин.

О пронации и кик-подаче серьезно

546

 

Анатолий Антипин (Anatoly Antipin) в своей статье для англоязычного форума подробно описал биомеханику теннисной подачи. Ниже приведен перевод этой статьи.

 

                           О пронации и кик-подаче серьезно

                                      Анатолий Антипин

2. Теннисная подача

    Подача должна быть одним из самых легких ударов. Ее можно выполнить из стандартного положения. При этом нет ни спешки, не нужно бежать и т.п. С другой стороны, подача является одним из самых трудных ударов  для обучения, потому что до сих пор нет понятного объяснения, как создавать правильную последовательность движений при подаче. В дальнейшем я попытаюсь объяснить наиболее важные и трудные элементы теннисной подачи.

    Подача Энди Роддика - одна из лучших в мире. Вот некоторые данные о его показателям. Согласно рисунку 2.1 правая рука Роддика создает 80% от скорости мяча. Все остальные конечности на самом деле не столь важны и их вклад около 20%. 

Очень известный американский тренер Вик Браден утверждал, «Я до сих пор слышу, как некоторые телекомментаторы рассказывают зрителям, что подающий игрок выдает такую большую мощность при подаче, потому что он/она выпрыгивает к мячу и полностью распрямляется. Но один из наших тренеров, Джон Тики, выполнял подачу в 124 мили в час, стоя на коленях. Мяч попадает в поле подачи, если обладает достаточным топспином, чтобы лететь по нужной траектории». Вот почему я уделяю основное внимание на действие правой руки и ее частей.

 

     Рисунок 2.1. Вклад различных частей тела в подачу Энди Роддика.

 

Чтобы идти дальше, нам нужно кое-что знать о терминах биомеханики (Рис. 2.2)

 Рисунок 2.2.  Движения руки в терминах биомеханики. Сгибание, разгибание, лучевая девиация (отклонение), локтевая девиация, пронация и супинация.

    На теннисном слэнге пронация означает вращение руки ( не только предплечья) против часовой стрелки, а супинация – вращение руки по часовой стрелке. Пронация предплечья ограничивается угловым диапазоном 180о. Если ваша ладонь параллельна полу, вы не сможете выполнить пронацию. Плечевая часть руки также может пронировать/супинировать в диапазоне 180о. Это движение называется также: внутреннее/внешнее вращение плеча. Предплечье и  плечевая часть руки, действуя совместно, позволяют выполнить пронацию/супинацию в угловом диапазоне  360о. Выполняя подачу, профессиональные теннисисты сначала делают супинацию, для того, чтобы выполнить пронацию правильно (90о). Очевидно, для того чтобы достичь максимальной угловой скорости пронации, мы должны задействовать обе части: вращение предплечья и плечевой части руки против часовой стрелки.

   Определение: Целевая плоскость – это плоскость, которая включает теннисный мяч в момент удара и воображаемую цель в корте между зонами для парной игры. Эта плоскость должна быть параллельна перпендикуляру струнной поверхности ракетки во время удара. Целевая плоскость обычно определяет направление скорости мяча. Мы не можем изменить количество пронации, потому что это практически невозможно контролировать, для изменения направления мяча намного легче изменить направление целевой плоскости. Пронацию руки всегда надо проводить в диапазоне 90о.

2.1. Основная последовательность движение при кик-подаче и пронация

   Почти все современные инструкции советуют теннисисту опустить ракетку в положение  чесалки для спины, обеспечивающее правильную супинацию и замах вверх под углом, как будто вы пытаетесь использовать боковую поверхность ракетки для того, чтобы разрезать мяч пополам. В последнюю секунду перед ударом игрок должен очень быстро пронировать руку на угол 90о. В большинстве случаев рекомендуется использовать универсальный (континентальный) хват. Также много говорят о положении и движении ног, плеч и торса, на которых я не буду подробно останавливаться

    На рисунке 2.3 показан набор видеокадров (секунда перед ударом), сделанных во время выполнения типичной кик-подачи  Флореном Серра и практически подтверждающих вышеприведенные инструкции.

 

     Рисунок 2.3. Последовательность рисунков при кик-подаче Флорена Серра

    Что я могу сказать о вращении корпуса? Выгладит как будто корпус более-менее неподвижен ( очень медленно), и следовательно не может внести что-либо существенное в скорость ракетки. Но сама по себе рука и ее части вращаются в разных плоскостях с заметной угловой скоростью. Рука вращается в вертикальной плоскости (Рис.2.3) в основном за счет плечевого сустава (также очень медленного). Эта вертикальная плоскость должна быть параллельна плоскости цели для того, чтобы обеспечить нужное направление скорости мяча. Есть также локтевое отклонение запястья, которое направляет ракетку вверх, но это движение не очень важно для скорости , потому что создает только причесывающее (вращающее) движение, и я буду описывать его позже (см. этап 2.2)

   На рисунке 2.3.1 вертикальная стрелка указывает на начальное движение руки при  вращении в вертикальной плоскости. Все остальные рисунки включают это стартовую точку и свои собственные стрелки для измерения момента углового движения руки между стартовой точкой и текущим положением руки (угол ϴ). Числа рядом со стрелками показывают величину угла в градусах как результат вращения руки в вертикальной плоскости. На рисунках 2.3.3 – 2.3.7 символ ΩV представляет угловую скорость руки для каждого кадра, это время между кадрами, ft= 3.33 миллисекунды.

   Во время вращения в вертикальной плоскости от рисунка 2.3.1 до рисунка 2.3.7 рука проходит 11о (рисунок 2.3.7, ϴ =11° ) Угловая скорость вращения руки в вертикальной плоскости практически постоянна на всех рисунках. Она изменяется от 1.5°/ft до2°/ft . Мышцы плечевого  сустава не придают руке ускорения, он двигается как автомобиль на нейтральной передаче. Предыдущее движение предплечья заставляет руку двигаться параллельно плоскости цели с угловой скоростью приблизительно ΩV=2°/ft. В то же время рука движет ракетку в горизонтальной плоскости за счет пронации на величину 90о. Обычно профессионалы выполняют пронацию в диапазоне от 80о до 110о.

Предположим, что пронация дает ракетке повернуться на 110о. Это означает, что ракетка вращается в горизонтальной плоскости в 10 раз сильнее, чем рука и ракетка вращаются в вертикальной плоскости (ϴ=11°). Средняя угловая скорость вращения будет около ΩH=20°/ft , или в 10 раз больше, чем угловая скорость вращения в вертикальной плоскости ΩV=2°/ft. Ух ты, поразительный результат!

Вопрос: Вносят ли свой вклад движения ног, плеч и торса в горизонтальное вращение ракетка (пронацию)?

Ответ: Эти части тела кое-что делают для вращения руки и ракетки в вертикальной плоскости, но есть мнение, что они даже мешают горизонтальному вращению из-за вращения торса (по часовой стрелке) в направлении, противоположном пронации руки (против часовой стрелки).

Ладно, кажется я выяснил в чем дело! Пронация обеспечивает намного более высокую угловую скорость, чем другие конечности тела ( за исключением запястья) вместе взятые. Но не спешите. В действительности нас интересует линейная скорость ( скорость и направление) ракетки, а не только угловая скорость.

Определение: линейная скорость = радиус * угловая скорость. Направление этой скорости перпендикулярно радиусу вращения в плоскости, где вращается точка контакта. Угловая скорость обсуждалась выше. Но что такое радиус? Рисунки 2.4; 2.7 показывают основную идею, как расчитать эти радиусы.

Рисунок 2.4. Подача Федерера

 

    Рисунок 2.7. Крученая подача Стосур

 

Определение: Эффективная длина ракетки Rel  это расстояние между рукой игрока (точка О на рисунках 2.4-2.7) и мячом во время удара. Думаю, что в большинстве случаев Rel = 25” (63.5 см).

Определение: Эффективная длина руки Ael - расстояние между плечевым суставом и рукой игрока. Поскольку у разных людей разная длина рук, думаю  что среднее значение Ael = 25” (63.5 cm).

На вышеприведенных рисунках RV является радиусом руки и ракетки при вращении в вертикальной плоскости, RH - радиус ракетки при вращении в горизонтальной плоскости (пронации).

RV = Ael + Rel × cosβ =25” × (1+ cosβ)

Где:

Примечание: угол пронации β – это угол между продольной осью ракетки и осью предплечье/рука (Рисунок 2.4-2.7).

RH = Rel× sinβ = 25” × sinβ

RH может варьироваться от 0 до Rel (или  от 25” до50”), потому что значения cosβ лежат в интервале от 0 до 1, в зависимости от величины β. RV никогда не равно нулю, потому что Ael ,или эффективная длина руки является констатной и равна 25”.

RH может варьироваться от 0 до Rel ( или от 0” до 25”), потому что значение sinβ  меняется в пределах от 0 до 1. RH может быть равно нулю и поэтому линейная скорость будет нулевая! Это может быть очень большой проблемой для теннисиста. Поддержка правильной величины угла β перед ударом является ключевым для пронации! На рисунках 2.4 – 2.7 лучшие игроки держат β от 35о до 45о в зависимости от типа подачи.

   Как они могут это делать я описываю в разделе 2.2.2.

Примечание: |VLV| - линейная скорость ракетки в вертикальной плоскости; |VLH - линейная скорость ракетки в горизонтальной плоскости. VLV  и  VLH взаимно согласованные скорости. Помните: линейная скорость = радиус*угловая скорость. В последней формуле угловая скорость должна быть выражена в радианах. Угловые скорости, выраженные в градусах (из рисунка 2.3) были: ΩV=2°/ft, ΩH=20°/ft . В радианах они будут выражены ΩV=(π/90)/ft, ΩH= (π/9)/ft. Тогда линейная скорость в вертикальной и в горизонтальной плоскостях может быть расчитана в соответствии со следующими формулами:

|VLV|= RV× ΩV= 25” × (1+ cosβ) × (π/90)/ft = 25” × (1+ cosβ) × (π/90) × 300/sec

|VLH|= RH× ΩH= 25” × sinβ × (π/9)/ft = 25” × sinβ × (π/9) × 300/sec

Суммарное значение линейной скорости ракетки будет |VLV|+ |VLH. Результаты расчетов представлены на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8. Линейная скорость ракетки  при вращении в вертикальной|VLV| и горизонтальной |VLH плоскостях и их суммирование.

Данные на рисунке 2.8 показывают, что если угол β ™12о, линейная скорость пронации |VLH начинает превалировать над линейной скоростью при вращении в вертикальной плоскости |VLV|.  

Надо отметить, что к сожалению расчитанная выше линейная скорость пронации определяет в основном потенциал теоретического максимума. В действительности, скорость может быть ниже, даже в случае, когда угол пронации бета имеет требуемое значение. Я объясню этот феномен позже, на стадии 2.2.3. Поскольку RH = 25” × sinβ , мы можем расчитать эффективность пронации в соответствии со следующей формулой

Эффективность пронации = sinβ×100%.

Результаты расчетов представлены на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9. Зависимость эффективности пронации от угла β

 

Ладно, кажется я нашел доказательство! В случае кик-подачи, пронация  на самом деле дает намного большую линейную скорость ракетки, чем другие  конечности тела (за исключением кисти) вместе взятые!  Но, если угол пронации β=0°, пронация ничего не дает, только лишь правильную ориентацию струнной поверхности ракетки.

  Вот почему я повторяю снова, лучшие теннисисты держат угол пронации β около30° - 45° (Рисунок 2.4 - 2.7).

Поддержка нужной величины угла перед ударом является абсолютно решающим для пронации! Если угол пронации имеет необходимую величину, пронация будет наиболее важным и эффективным вкладчиком в силу кик-подачи!

 

Большое спасибо, cermatle!

Дорогие читатели, это только первая часть статьи, продолжение будет скоро.

 

Seriously About Pronation and Kick Serve

Anatoly Antipin

 

2. The Tennis Serve

The serve should be one of the easiest shot. It can be done from standard position. There are no hurry, no running involved etc. On the other hand, the serve is one of the most difficult shot in tennis to learn, because there is still no clear explanation on how to build the proper serving routine. Further, I’ll try to explain the most important and difficult to understand elements of the tennis serve.  

Andy Roddick possesses one of the best serves in the world. There are some data of his performance. According to Figure 2.1 the Roddick’s right arm generates 80% of the ball speed. All others limbs actually are not very important and contribute merely 20%. Very famous American coach Vic Braden stated, "I still hear some television announcers telling the viewing audience that the server is getting such great power on the serve because he/she is jumping up to the ball and getting full extension. But, one of our coaches, John Tichy, served a 124 mph serve while on his knees. The ball went into the service box as it had enough topspin to force the proper trajectory". That’s why I mostly pay attention on the right arm and its parts actions.

 

Figure2.1. Body parts contributions to the Andy Roddick serve

To go any further, we need to know a little bit about biomechanical terminology (Figure 2.2)

 

Figure 2.2. Biomechanical terms of the arm movement

In the tennis slang, the pronation means the counterclockwise rotation of the arm (not just forearm) and the supination is the arm clockwise rotation. The forearm pronation has restricted range around 180°. If your palm is facing the floor you basically cannot pronate at all. To make the pronation possible you should supinate first. If the palm is facing the ceiling, you can produce the most efficient pronation with range around 180°. The upper arm also can pronate/supinate around 180°. This motion also is called: the internal/external rotation of the shoulder. The forearm and upper arm together can provide pronation/supination around 360°. In case of the any tennis serve, pros usually supinate first to provide appropriate pronation (around 90°). It is obvious; to maximize the pronation angular speed we should use both: forearm and upper arm counterclockwise rotation.

Definition: The Target Plane is the plane, which includes the tennis ball during impact and the imaginary target inside of the deuce or ad tennis court. This plane should be parallel to the perpendicular to the racquet string bed during the impact. The Target Plane basically determines the boll velocity direction. We shouldn’t change amount of the pronation, because it is almost impossible to control, in order to change boll’s direction, much easier to alter direction of the Target Plane. Always keep the range of the arm pronation around 90°.

2.1 The Basic Kick Serve Routine and Pronation

Almost all of the modern instructions advise the tennis player to drop the racket in a backscratch position, provide appropriate supination, and swing up on edge like you are trying to use the side of the tennis racket to cut the ball in half. At the last second before impact, the player has to pronate the arm around 90° very quickly. In most cases the Continental grip is recommended. There are also a lot of words about legs, shoulders, trunk positioning and motion, which I’m not going to scrutinize here in detail. The pictures (Figure. 2.3) show the set of the video’s frames (last second before impact) taken during the pro Florent Serra’s typical kick serve and practically confirm instructions above. Let’s analyze these pictures and try to figure out what is really vital for the typical kick serve.

 

Figure 2.3. Set of the pictures around impact Florent Serra’s kick serve

What can I state about the body rotation? It looks like the body is more or less frozen (because it is very slow) and hence, it cannot contribute anything significant to the racquet’s velocity. But the arm itself and its parts are rotating in the different planes with the visible angular speeds.

The arm is rotating in the vertical plane (Figure 2.3) by using mostly shoulder joint (also very slow joint). This vertical plane should be parallel to the Target Plane to provide appropriate direction of the ball’s velocity. There is also the wrist ulnar deviation, which directs the racquet upward, but this movement is not very important for the ball speed because it creates just brushing (spin) motion and I describe it later (see step 2.2).

On the picture 2.3.1 the vertical ray with arrow indicates starting point of the arm vertical rotation. All others pictures include this starting point ray and its own ray for measuring angular movement of the arm between starting point and current position of the arm (the angle ϴ). The numbers next to these rays show degree of the angle ϴ as result of the vertical arm rotation. On pictures from 2.3.3 to 2.3.7 the symbol ΩV represents angular speed of the arm for particular frame, ft is time elapsed between any two consecutive frames, ft=3.33 msec.

During this vertical rotation from Figure 2.3.1 to Figure 2.3.7 the arm travels 11° (Figure 2.3.7, ϴ =11°). The arm vertical rotation angular speed ΩV practically is constant on all pictures. It varies from 1.5°/ft to 2°/ft. The shoulder joint muscles do not produce any arm acceleration, it moves like a car coasts in neutral. For the reason that the arm is moving with constant speed, the acceleration was achieved on previous steps of the serve, mostly, thanks to the fast elbow extension. The previous forearm movement forced the arm to move parallel to the Target Plane with angular speed approximately ΩV=2°/ft. At the same time, the arm pronation moves the racquet in the horizontal plane around 90°. Usually pros pronate something from 80° to 110°. Suppose the pronation provides 110° path of the racquet. It means the racket rotates in horizontal plane 10 times as many as the arm and racquet moves in vertical plane (ϴ=11°). The average horizontal angular speed will be around ΩH=20°/ft, or 10 times as many as the vertical angular speed ΩV =2°/ft. Wow, this result is astonishing!

Question: Have legs, shoulders, and trunk motions contributed anything to the racquet horizontal rotation (pronation)?

Answer: These parts of the body produce something to the arm and the racquet vertical rotation, but they are arguably even counterproductive for the horizontal rotation since the trunk rotates (clockwise), in opposite direction to the arm pronation (counterclockwise).

OK, it looks like I found the winner! The pronation can provide much bigger angular speed than others body limbs (except the wrist) altogether.

Not so fast. In reality, we are interested in the linear velocity (the speed and direction) of the racquet, not just in the angular speed.

Definition: Linear speed = radius × angular speed. The direction of this velocity is perpendicular to the radius of the rotation in the plane where the point of contact rotates. The angular speed already discussed above. But, what is the radius? The figures 2.4; 2.7 give an idea about calculation of these radiuses.

 

Figure 2.4. Federer serve

 

Figure 2.7. Stosur spin serve

 

Definition: Racquet efficient length Rel is the distance between player’s hand (point O on the Figures (2.4-2.7) and the ball during impact. I think Rel = 25” (63.5 cm) in the most occasions.

Definition: Arm efficient length Ael is the distance between shoulder joint and player’s hand. Since everybody have different arm size, I guess Ael = 25” (63.5 cm) as average length.

On the pictures above,RV is the radius of the arm and the racquet vertical rotation,RH – the radius of the racquet horizontal rotation (pronation).

RV = Ael + Rel × cosβ =25” × (1+ cosβ), where:

Notation: pronation angle β is the angle between long axis of the racquet and axis of the forearm/arm

 (Figure 2.4-2.7).

RH = Rel× sinβ = 25” × sinβ

RV can vary from Ael to Ael + Rel (or from 25” to 50”) because cosβ has range from 0 to 1, depending on the β magnitude. RV can never be equal to zero, because Ael or the arm efficient length is constant and equal to 25”.

RH can vary from 0 to Rel (or from 0” to 25”) because sinβ has range from 0 to 1. RH can be equal to zero and therefore linear speed would be zero! It can be very big problem for the tennis player. Maintaining the proper magnitude of the angle β before impact is absolutely crucial for pronation! On figures from 2.4 to 2.7 the best players keep β from 35° to 45°depending on the serve type.

How they are able to do that I described in step 2.2.2.

Notation: |VLV| - Linear speed of the racquet in the vertical plane; |VLH| - Linear speed of the racquet in the horizontal plane. VLV and VLH are corresponding velocities. Reminder: the linear speed = radius × angular speed. In the last formula the angular speed should be expressed in radians. The angular speeds in degrees (from Figure 2.3) were: ΩV=2°/ft, ΩH=20°/ft. In radians they are ΩV=(π/90)/ft, ΩH= (π/9)/ft.Then linear speeds in the vertical and horizontal planes can be calculated according to the following formulas:

|VLV|= RV× ΩV= 25” × (1+ cosβ) × (π/90)/ft = 25” × (1+ cosβ) × (π/90) × 300/sec

|VLH|= RH× ΩH= 25” × sinβ × (π/9)/ft = 25” × sinβ × (π/9) × 300/sec

The sum of the linear racquet speeds would be |VLV|+ |VLH|. The results of the calculation are presented on the Figure 2.8

 

Figure 2.8. Linear speeds of the racquet in vertical |VLV|and horizontal |VLH| rotations and their summation

The data on Figure 2.8 demonstrate, if the angle β ™ 12° the linear speed of the pronation |VLH| begins to prevail over the linear speed of the vertical rotation |VLV|.

It should be noted, unfortunately, the calculated above pronation linear velocity determines mostly theoretical potential maximum. In reality, this speed may be slower even in case when the pronation angle beta has appropriate value. I’ll explain this phenomenon later, in the step 2.2.3.

Since, RH = 25” × sinβ, then we can calculate the pronation efficiency according to following formula Pronation Efficiency = sinβ×100%.

The results of the calculation are presented on the Figure 2.9.

 

Figure 2.9 Pronation’s efficiency as function of the angle β

OK, it appears I found the proof! In case of the kick serve, the pronation can really provide much bigger linear speed of the racquet than others body limbs (except the wrist) altogether! But, if the pronation angle β=0°, the pronation produces nothing at all, just the proper racquet string bed orientation.

That’s why I repeat again, the best tennis players keep the pronation angle β around 30° - 45° (Figure 2.4 -2.7). Maintaining the proper magnitude of the angle β before impact is absolutely crucial for pronation! If the pronation angle has the proper magnitude the pronation would be the most important and effective contributor to the powerful kick serves!