Spor Toplarının Şişirilme Basıncının Etkisi Üzerine Dinamik Araştırma

Spor teknolojisi ve mühendisliğinin dinamik alanında, mühendisler ekipmanlardaki enerji korunumu ve kaybı konusuna özel bir ilgi göstermektedirler. Şişirilebilir toplar genellikle katı bir plaka ile top arasındaki etkileşimi açıklayan bir geri sıçrama katsayısı ile yönetilmektedir. Uygun dinamik karakteristik; dikkatli malzeme seçimi, yapısı ve şişirme basıncı ile sağlanabilmektedir. Top fabrikadan çıktıktan sonra malzemesi ve yapısı değişmezken iç basınç atletin uyguladığı güce göre değişim göstermektedir. Yüksek ve düşük basınçlandırma ve çeşitli deformasyon seviyelerinde enerji kaybının arasındaki ilişkiyi incelemek amacıyla bir çalışma yürütülmüştür.

Düşük ağırlıklı basma plakaları ile donatılmış bir ElectroPuls™ E3000 cihazı tüm toplara basma uygulamak için kullanılmaktadır. Çalışma esnasında farklı tipteki toplar (futbol, voleybol, netbol, ritmik jimnastik v.b gibi) test edilmiş ve basketbol topu için elde edilen sonuçlar verilmiştir. Her top 5 mm sabit başlangıç frekans değeriyle sıkıştırılmış ve 5 mm artışlarla tekrarlı olarak test edilmiştir. Hareket WaveMatrix™ Dinamik Test Yazılımı yüklü dijital enkoder kontrol sistemi ile saptanmıştır. Her bir top 3 basınçta test edilmiştir:

• Basınç aralığının ortasında yer alan ve topun üzerinde belirtilen ‘nominal’ basınçta
• Nominal basınç değerinin %25 oranında altındaki düşük-basınçta
• Nominal basınç değerinin %25 oranında üzerindeki aşırı-basınçta

Kuvvet-yerdeğiştirme eğrileri son çevrimdeki her bir başlangıç yer değiştirme değeriyle oluşturulmuştur. Yükleme ve yükleme olmadan elde edilen eğrilerin arasındaki sayısal fark her bir basma çevrimindeki enerji kaybını vermektedir. Verilen grafik; çeşitli çevrimlerdeki enerji kaybının, sisteme verilen enerjiye oranını göstermektedir. Grafikteki kolonların büyüklüğü enerji kaybının büyüklüğüyle alakalıdır.

Yeşil kolonda gösterilen uygun şişirilmiş top test edilen 3 farklı basınçta en az enerji kaybını gösteren numunedir. Uygun basıncın altında şişirilen topun gösterdiği yüksek enerji kaybı, panellerin bükülme ve küresel yüzeyli deformasyonları arasındaki etkileşimden dolayı gerçekleşebilmektedir. Yüksek basınçlarda; top öncelikli olarak ön yüklemeye tabi tutulur ve panellerle elastik bölgeyi aşabilen yüksek oranlarda bir gerinim uygulanmaktadır. Hiperelastik malzemeler geliştirilerek yüksek gerinim altında şaşılacak bir enerji kaybının yaşanması engellenmektedir. Tüm topların dinamik basma testleri, spor topların iç basıncının etkisinin açıkça anlaşılmasını sağlamaktadır. Bu tip çalışmalar evrensel top davranışlarını geliştirmeye yardım ederken olası araştırmalar için yeni alanlar yaratmaktadır.