Dynamiczny rozwój technologii i inżynierii sportowej wymusza od inżynierów opracowanie nowych materiałów ze szczególnym uwzględnieniem możliwości magazynowania energii oraz jej utraty przez wytworzony z zastosowaniem tych materiałów sprzęt sportowy. Właściwości użytkowe pompowanych (oraz monolitycznych) piłek opisywany jest przez współczynnik odbicia, który uwzględnia wzajemne odziaływanie piłki i sztywnej płyty. Odpowiednią charakterystykę dynamiczną można osiągnąć przez precyzyjny dobór materiałów, konstrukcję oraz ciśnienie z jaką jest napompowana piłka. Po opuszczeniu fabryki, konstrukcja piłki i materiały nie ulegają zmianom, jedynie ciśnienie wewnętrzne może być zmienione, zależnie od przeznaczenia, przez sportowca używającego piłkę. Producent może jedynie zalecić wartość ciśnienia stosowanego do wytwarzanych piłek. Badania przeprowadzono w celu wyznaczenia zależności pomiędzy zachowaniem się piłki w warunkach zwiększonego i obniżonego ciśnienia oraz ubytku energii w czasie ściskania z zastosowaniem różnych wartości odkształcenia.
Do badań piłek w próbie ściskania użyto urządzenie ElectroPuls ™ E3000, wyposażone w lekkie płyty do ściskania. Wykonano badania piłek stosowanych podczas gry w piłkę nożną, siatkówkę, futsol, netball, piłkę ręczna oraz stosowane w gimnastyce rytmicznej. W opisie przedstawiono wyniki badań piłki do gry w koszykówkę. Każda z piłek była ściskana cyklicznie z zastosowaniem stałej częstotliwości z amplitudą drgań 5 mm wartości średniej początkowego przemieszczenia, które następnie zwiększano w odstępach o wartość 5 mm. Ruchy zapisano w cyfrowo kontrolowanym koderze w oprogramowaniu do badań dynamicznych WaveMatrix ™. Każdą piłkę poddano próbie z zastosowaniem trzech wartości ciśnienia:
- nominalnego - wynoszącego wartość ciśnienia zalecaną przez producenta z jaką piłka ma być napompowana
- 25% poniżej wartości ciśnienia nominalnego
- 25% powyżej wartości ciśnienia nominalnego
Krzywe siła-przemieszczenie wykreślono z wyników uzyskanych w ostatnim cyklu (20th) przy każdym przemieszczeniu początkowym. Różnica pomiędzy scałkowanymi numerycznie krzywymi obciążenia i odciążenia to wartość straty energii w czasie każdego cyklu ściskania. Wykres przedstawia relację strat energii do energii wprowadzonej do systemu w różnych cyklach. Większy słupek na wykresie odpowiada większej utracie energii.
Odpowiednio napompowaną piłkę reprezentują zielone słupki - traci najmniejszą ilość energii podczas prób z zastosowaniem różnych wartości ciśnienia. Większe straty energii w czasie próby pod ciśnieniem poniżej wartości nominalnej mogą być spowodowane współoddziaływaniem zginania i odkształceń obwodowych piłki. Przy wysokim ciśnieniu, piłka jest wstępnie obciążona a poszczególne kawałki z których wykonana jest piłka doświadczają działania wyższego ciśnienia, być może bliskiego wartości odkształcenia sprężystego. Dla materiałów hiperspreżystych największe straty energii obserwowane są przy większych odkształceniach. Wykonanie prób dynamicznego ściskania piłki pełnowymiarowej umożliwia określić wpływ ciśnienia wewnętrznego na charakterystykę użytkową piłki sportowej. Przeprowadzone w ten sposób szybkie badania pozwalają ocenić globalne zachowanie się piłki i zaproponować nowe obszary dalszych badań.
Kredyty: aplikacja powstała przy udziale i z wykorzystaniem zdjęć od
Sports Technology Institute - Loughborough University