Παραμετροποίηση της τροχιάς πτήσης μπάλας πετοσφαίρισης μετά από εκτέλεση σερβίς επίπλευσης

Abstract

The unpredictable flight trajectory of a float serve is the result of aerodynamic forces that are generated if the ball travels through the air at a certain velocity range with little or no spin. In the literature there is no research over the relationship between serve distance and the appearance of an unpredicted flight trajectory, especially in real conditions. Therefore, the purpose of the present study is to identify whether a specific serve distance range is associated with increased deviations from normal parabolic trajectory and to examine the practical implications for coaches and athletes. Under real playing conditions, a volleyball player executed float serves from different distances targeting multiple landing areas across the entire back zone of the opponent’s court. A total of 2960 standing and jumping float serves using Mikasa V200W (Ν=2660) and MVA200 (Ν=300) volleyballs were recorded using two synchronized digital cameras positioned orthogonally. Three-dimensional ball trajectories were reconstructed through computer-based analysis of two-dimensional pixel coordinates. Theoretical landing positions were predicted using early frames and compared with the real landing positions to quantify the deviations from the normal parabolic trajectory. In addition, a comparison was made between standing and jumping float serves and between the new and the older volleyball. Statistical analysis of the primary outcome (prediction error) was performed using ANOVA with serving distances, ball model and serve type as factors. The level of significance was set at p<.01. The results showed a clear non-linear relationship between serve distance and prediction error. The peak of the deviations was recorded at the distance range of 16-17 m supporting the existence of a distance zone that correlates with trajectory instability. Shorter-distance serves are likely to remain outside the critical speed range, whereas longer-distance serves can enter it as they decelerate but are more difficult for the server to execute without errors. Jump float serves did not demonstrate greater instability than standing serves, therefore their use is recommended only near or over the serve line to minimize their flight time. The comparison between the two volleyballs suggested that MVA200 has slightly greater instability but the distance range pattern is the same as V200W. The findings provide practical evidence under real conditions that the float serve phenomenon is associated with serve flight distance and can be applied to training design and game strategy.

Η απρόβλεπτη τροχιά πτήσης του σερβίς επίπλευσης είναι αποτέλεσμα αεροδυναμικών δυνάμεων που παράγονται εάν η μπάλα ταξιδεύει μέσω του αέρα σε ένα συγκεκριμένο εύρος ταχύτητας με μικρή ή μηδενική αυτοπεριστροφή. Στη βιβλιογραφία δεν υπάρχει έρευνα σχετικά με τη σχέση μεταξύ της απόστασης του σερβίς και της εμφάνισης μιας μη προβλέψιμης τροχιάς πτήσης, ειδικά σε πραγματικές συνθήκες. Επομένως, ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εντοπίσει εάν ένα συγκεκριμένο εύρος απόστασης σερβίς σχετίζεται με αυξημένες αποκλίσεις από την κανονική παραβολική τροχιά και να εξετάσει τις πρακτικές επιπτώσεις για προπονητές και αθλητές. Σε πραγματικές συνθήκες ένας αθλητής πετοσφαίρισης εκτέλεσε σερβίς επίπλευσης από διαφορετικές αποστάσεις, στοχεύοντας διαφορετικές περιοχές προσγείωσης καλύπτοντας όλη την πίσω ζώνη του αντίπαλου γηπέδου. Συνολικά 2960 σερβίς επίπλευσης με και χωρίς άλμα χρησιμοποιώντας μπάλες πετοσφαίρισης Mikasa V200W (Ν=2660) και MVA200 (Ν=300) καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας δύο συγχρονισμένες ψηφιακές κάμερες τοποθετημένες σε ορθογώνια διάταξη. Οι τρισδιάστατες τροχιές της μπάλας υπολογίστηκαν μέσω ανάλυσης δισδιάστατων συντεταγμένων. Οι θεωρητικές θέσεις προσγείωσης υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας αρχικά καρέ και συγκρίθηκαν με τις πραγματικές θέσεις προσγείωσης για να ποσοτικοποιηθούν οι αποκλίσεις από την κανονική παραβολική τροχιά. Επιπλέον, έγινε σύγκριση μεταξύ σερβίς επίπλευσης χωρίς και με άλμα, καθώς και μεταξύ της νέας και της παλαιότερης μπάλας. Η στατιστική ανάλυση της βασικής εξαρτημένης μεταβλητής (σφάλμα πρόβλεψης) πραγματοποιήθηκε με αναλύσεις διασποράς (ANOVA) με παράγοντες τις αποστάσεις πτήσης της μπάλας, το είδος της μπάλας και το είδος του σερβίς. Το επίπεδο σημαντικότητας τέθηκε στο p<,01. Τα αποτελέσματα έδειξαν μια σαφή μη γραμμική σχέση μεταξύ της απόστασης σερβίς και του σφάλματος πρόβλεψης. Η κορύφωση των αποκλίσεων καταγράφηκε στο εύρος απόστασης 16-17μ, υποστηρίζοντας την ύπαρξη μιας ζώνης απόστασης που συσχετίζεται με αστάθεια τροχιάς. Τα σερβίς μικρότερης απόστασης είναι πιθανό να παραμένουν εκτός του κρίσιμου εύρους ταχυτήτων, ενώ τα σερβίς μεγαλύτερης απόστασης μπορούν να εισέλθουν σε αυτό κατά την επιβράδυνσή τους αλλά είναι δυσκολότερα για τον αθλητή να τα εκτελέσει χωρίς λάθη. Τα σερβίς επίπλευσης με άλμα δεν παρουσίασαν μεγαλύτερη αστάθεια από αυτά χωρίς άλμα, επομένως προτείνεται η χρήση τους μόνο κοντά ή πάνω από τη γραμμή του σερβίς ώστε να μειώνεται ο χρόνος πτήσης τους στο ελάχιστο. Η σύγκριση μεταξύ των δύο μπαλών υποδεικνύει ότι η MVA200 παρουσιάζει ελαφρώς μεγαλύτερη αστάθεια, αλλά το μοτίβο του εύρους απόστασης είναι το ίδιο με αυτό της V200W. Τα ευρήματα αποδεικνύουν σε πραγματικές συνθήκες ότι το φαινόμενο της επίπλευσης σχετίζεται με το βεληνεκές του σερβίς και μπορεί να αξιοποιηθεί στο σχεδιασμό της προπόνησης και της αγωνιστικής στρατηγικής.