Come si misura la velocità di una pallina da tennis in battuta (e cosa c’entra con gli autovelox)

263 km/h: è all’incirca la velocità di decollo di un Boeing 737. Ma è anche la velocità della pallina da tennis nella battuta più potente di sempre: questo record fu siglato nel 2012 dal tennista australiano Sam Groth.

Nella battuta di tennis infatti, detta anche servizio, è importante non solo direzionare la pallina nel punto giusto, ma anche conferire potenza al colpo. In un incontro di livello professionistico, la pallina da tennis raggiunge una velocità media di 200 km/h.

Ma come si calcola la velocità della pallina da tennis? La tecnologia impiegata è quella delle radar guns (“pistole radar”), simili a quelle utilizzate dagli autovelox.

Come le radar guns misurano le velocità dei servizi

Avete presente quando, nei film americani, i poliziotti puntano uno strumento simile a una pistola in direzione delle automobili, per misurarne la velocità? Questi strumenti si chiamano radar guns e sono utilizzati, oltre che per misurare la velocità delle automobili, anche per rilevare la velocità delle palline da tennis.

Ma come sono posizionati i radar guns in un campo da tennis?

Sul campo, ce ne sono due, posizionati in prossimità di ciascuna linea di base, ovvero le linee corte del rettangolo di gioco. Sono puntati verso la linea centrale del campo e ogni volta che c’è una battuta, si attiva quello nella metà campo del giocatore che effettua il colpo.

Quando parte il tiro, la “pistola radar” emette un fascio laser a una certa frequenza. Questo fascio laser incontra la pallina e ritorna indietro a una frequenza diversa rispetto al fascio laser di partenza. La differenza tra la frequenza iniziale e quella di ritorno permette di risalire alla velocità istantanea della pallina.

Ma cosa c'entra la frequenza con la velocità? La risposta sta in un fenomeno fisico chiamato effetto Doppler.

Cos'è e come funziona l'effetto Doppler

Per capire come funziona l'effetto Doppler, basta pensare a quando sentiamo la sirena dell’ambulanza: mentre il veicolo si avvicina a noi, la nota emessa dalla sirena ci sembra più alta (cioè a frequenza maggiore), mentre quando si allontana sentiamo una nota più grave (a frequenza minore). Capite quindi che frequenza e velocità di movimento sono collegati: in particolare, maggiore è la velocità dell'ambulanza e più alta è la differenza tra la frequenza emessa dalla sirena e quella percepita dall'ascoltatore.

Nel caso del tennis e delle laser gun, la velocità della pallina influenza la frequenza non di un'onda sonora, ma di un'onda elettromagnetica, cioè la luce laser emessa dal radar. Quando la luce viene riflessa dalla pallina, è proprio la velocità di quest'ultima ad alterare la frequenza della radiazione. Una volta che la laser gun riceve la luce laser riflessa dalla pallina misura la sua frequenza e da questa calcola la velocità.

L’utilizzo dei radar ha permesso non solo ai tennisti professionisti di migliorare le proprie performance, ma anche di spettacolarizzare ancora di più la partite, fornendo informazioni in tempo reale agli spettatori.

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