O saque é indiscutivelmente o componente mais importante do jogo de tênis moderno - e quanto mais rápido, o melhor.

Mas quando dividido em considerações científicas muito simplistas, as velocidades que rotineiramente vemos os melhores jogadores alcançarem quando entregam um saque são teoricamente impossíveis.

Então, como eles fazem isso? A resposta envolve Isaac Newton, pingue-pongue e um pouco de "trapaça" (do ponto de vista da física).

Servir rápido parece impossível

Uma bola rebatida rápida e diretamente não pode passar pela rede e ainda assim cair no quadrado de serviço, a menos que a bola seja atingida de pelo menos 2,6 metros acima do solo. De acordo com esta equação, simplesmente não há tempo suficiente para a gravidade arrastar uma bola em alta velocidade para dentro do quadrado de serviço.

Mesmo se um jogador e sua raquete combinados pudessem alcançar quase três metros, a margem de erro seria de apenas 13 centímetros. E isso só se você puder servir na parte mais baixa da rede.

Então, a menos que você tenha mais de 1,80 m de altura (183 cm), servir super rápido é impossível - do ponto de vista da física. No entanto, vemos regularmente até os jogadores mais baixos servindo mais de 180 km por hora com grande precisão.

Então, como isso é feito?

A resposta, claro, é que os jogadores dão um topspin na bola.

Este fenômeno foi observado e pelo menos parcialmente descrito em 1672 por Isaac Newton (após assistir a quadras de tênis) - mas uma descrição mais conhecida de top-spin está ligada ao físico alemão HG Magnus, quem observou isso no pingue-pongue.

Se a raquete for passada por cima da bola durante o saque, a bola vai girar para a frente à medida que se desloca. O ar ao redor da bola também começa a girar com ela.

Os físicos chamam este ar de "camada limite", e se forma em torno de todos os objetos em movimento conforme eles viajam (você sentirá isso como uma rajada de vento quando um carro, caminhão ou trem passa correndo). Conforme a bola empurra no ar que se aproxima, o ar que viaja por cima da bola colide com o ar que se aproxima. Esse ar é retardado e desviado para cima, longe da bola.

O ar que viaja sob a bola encontra o ar que se aproxima que viaja na mesma direção e é arrastado para trás da bola e também para cima.

De acordo com a terceira lei de Newton, Toda ação tem uma reação igual e oposta. Então, se o ar for puxado para cima atrás da bola, então a bola deve se mover para baixo em resposta.

Uma grande demonstração desse efeito pode ser vista neste vídeo:

Os jogadores costumam usar a tática topspin com grande efeito durante o segundo saque. Apesar do risco de não limpar a rede, um jogador de nível superior geralmente serve com uma alta velocidade da cabeça da raquete, para permitir que eles coloquem ainda mais giro na bola.

Com menos velocidade da raquete sendo usada para dar à bola velocidade para frente e mais indo ao longo da bola para criar spin, a bola certamente irá viajar mais devagar do que no primeiro serviço.

Mas o topspin maior permite uma maior margem de erro, já que a bola passa facilmente pela rede, mas ainda cai rapidamente para cair bem dentro do quadrado de serviço.

Além da força bruta

Claro, a força muscular também tem um papel a desempenhar na entrega de um saque com calor - mas talvez não tanto quanto você possa imaginar.

Nossos músculos são motores incríveis e produzem as forças incríveis de que precisamos para levantar objetos pesados, subir montanhas e subir em árvores.

Mas já se sabe há muito tempo, e demonstrado experimentalmente há 80 anos, que os músculos não podem produzir muita força quando encurtam muito rapidamente. É teoricamente impossível servir em altas velocidades contando apenas com a força muscular. Para fazer isso, nós, humanos, devemos trapacear um pouco.

Você deve ter notado que os melhores jogadores de tênis "jogam" sua raquete na bola quando sacam, como você pode ver neste vídeo:

Este movimento semelhante a um arremesso exige que o corpo do jogador se mova antes de seu braço, o braço para se mover antes do antebraço, o antebraço se move antes da mão, e a mão se mover antes dos dedos.

O pulso se estica para frente. A raquete se move mais rápido quando as pernas já estão estendidas e o braço parou de se mover para a frente.

Quando usamos esse padrão de arremesso, grande parte da energia gerada pelas pernas e músculos do ombro no início do movimento é transferida para o antebraço, então mão.

Isso ocorre porque o antebraço e a mão ainda estão se movendo no final do saque e grande parte da energia que estava localizada no corpo se move para eles durante a ação de saque. A mão é muito menor do que todo o corpo, ou o braço inteiro. Mas tem muita energia, então ele se move incrivelmente rápido.

A diferença de tempo entre os movimentos da parte inferior e superior do corpo também permite tecidos elásticos, como tendões, para armazenar energia. Esses tecidos recuam rapidamente mais tarde no saque, quando o braço estala para a frente, liberando a energia armazenada em velocidades muito mais rápidas do que os músculos podem se contrair.

É esse movimento semelhante a um arremesso - em vez da força bruta - que faz com que a mão e a raquete se movam a velocidades muito mais altas do que nossos músculos poderiam permitir.

Então, para servir da melhor forma, você tem que lançar sua raquete de uma forma que projete a bola em alta velocidade - mas adicione um pouco de giro. É física simples.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.