The influence of tennis serve kinematics on ball impact sound and post impact ball speed and spin

Abstract

In this study, we examined the pressure levels of ball impact sounds during serving in tennis. Ten participants were recruited and instructed to serve from the Deuce and Advantage Courts in the Center and Wide directions. The sound pressure levels were measured and analyzed on the receiver side. High-speed cameras, motion capture, and racket excitation experiments were also conducted to assess the spin amount, initial velocity of the ball, and impact position of the racket during service. The results indicated that the ball impact sound during service is influenced by the racket’s impact position, initial velocity of the ball, and spin amount of the ball. Furthermore, it was found that when the spin amount of the ball was high, the racket’s impact position tended to deviate from the center, leading to a decrease in the ball impact sound. However, there was little difference in the tendencies observed in participants based on handedness or sex. These findings suggest that receivers can improve their accuracy in play by predicting the spin amount and velocity of the ball based on the ball impact sound. Additionally, servers can strive to strike the ball at the center of the racket and maintain the initial velocity of the ball, even when applying spin, to make their serves more difficult for receivers to predict. The p-value in the present experimental results is less than 0.47, and the discussion is based on results with certain significant differences.

En este estudio se examinaron los niveles de presión de los sonidos del impacto de la pelota durante el servicio en tenis. Se seleccionaron diez participantes y se les indicó que sirvieran desde las canchas de deuce y advantage en las direcciones abierto y al cuerpo. Se midieron y analizaron los niveles de presión sonora en el lado del receptor. También se realizaron experimentos con cámaras de alta velocidad, captura del movimiento y excitación de la raqueta para evaluar la cantidad de efecto, la velocidad inicial de la pelota y la posición del impacto de la raqueta durante el servicio. Los resultados indicaron que el sonido del impacto de la pelota durante el servicio está influenciado por la posición del impacto de la raqueta, la velocidad inicial de la pelota y la cantidad de efecto de la pelota. Además, se observó que cuando el efecto de la pelota era alto, la posición del impacto de la raqueta tendía a desviarse del centro, lo que provocaba una disminución del sonido del impacto de la pelota. Sin embargo, no hubo grandes diferencias en las tendencias observadas en los participantes en función de su lateralidad o sexo. Estos resultados sugieren que los receptores pueden mejorar su precisión en el juego prediciendo la cantidad de efecto y la velocidad de la pelota basándose en el sonido del impacto. Adicionalmente, los servidores pueden esforzarse por golpear la pelota en el centro de la raqueta y mantener la velocidad inicial de la pelota, incluso cuando aplican efectos, para que sus servicios sean más difíciles de predecir para los receptores. El valor p en los resultados experimentales es inferior a 0,47 y la discusión se basa en resultados con ciertas diferencias significativas.