Tennis Racket
Background
O jogo de ténis data oficialmente de 1873, quando o primeiro livro de regras foi publicado pelo Major Walter Clopton Wingfield do norte do País de Gales. Mas o tênis tem antecedentes em jogos de bola jogados com a mão que evoluiu na Europa antes da Renascença. Estes jogos eram jogados primeiro com a mão nua, depois com as mãos com luvas, depois com as mãos envoltas em corda. Mais tarde, foi introduzido um taco de madeira, e as primeiras raquetes parecem ter aparecido durante o século XV. Estas primeiras raquetes eram mais pequenas do que as modernas raquetes de ténis, e eram encordoadas em vários padrões. Quando as regras do tênis eram padronizadas por Wingfield e outros que o seguiam, a forma e tamanho do campo era especificada, e o tipo de bola que podia ser usada. No entanto, não havia regras que regulassem o tamanho da raquete, a forma ou a maquilhagem material.
Até 1965, todas as raquetes profissionais de ténis eram feitas de madeira. Uma raquete de tênis de aço foi patenteada em 1965 pelo jogador francês René Lacoste, e em 1968 a empresa Spalding comercializou as primeiras raquetes de alumínio. Estas raquetes de metal foram sendo gradualmente engatadas. O que as raquetes de metal tornaram possível foi uma mudança no design para permitir uma cabeça mais larga. As raquetes de madeira não podiam ser feitas mais largas ou mais longas na cabeça sem causar problemas com as cordas: se a cabeça era muito larga, a tensão das cordas tornou-se demasiado grande, e a raquete não tocava bem. Mas a maior força das armações de metal podia acomodar uma maior tensão das cordas. Uma raquete de alumínio sobredimensionada, desenvolvida pela Howard Head em meados dos anos 70, foi inicialmente ridicularizada por profissionais, mas os amadores rapidamente descobriram que podiam bater melhor com ela. A principal área de sucesso, ou o chamado “ponto doce”, foi dobrada em tamanho nas novas raquetes maiores, e assim, para a maioria das pessoas, era mais fácil de usar. As raquetes maiores tornaram-se o padrão em todos os níveis de jogo, no início dos anos 80.
A Federação Internacional de Ténis finalmente adoptou regras definindo raquetes de ténis aceitáveis em 1981. A Federação tinha banido uma raquete introduzida em 1977 que utilizava uma técnica inovadora de cordas. Jogadores que usavam raquetes de “cordas de esparguete” marcaram enormes transtornos sobre adversários de alto nível, e após apenas cinco meses, essas raquetes não eram permitidas no jogo profissional. As primeiras regras da raquete permitiam que a raquete e as cordas fossem feitas de qualquer material, e não limitavam o tamanho, peso ou forma. As cordas eram obrigadas a entrelaçar ou ser coladas em pontos cruzados com pelo menos um quarto de polegada (0,64 cm) e não mais de meia polegada (1,3 cm) de distância. Não foram permitidos acessórios que pudessem alterar o vôo da bola, e a distribuição do peso ao longo do eixo longitudinal da raquete não deve mudar no jogo. Mais tarde o comprimento máximo das raquetes foi limitado a 32 pol. (81 cm). Isto foi modificado novamente em janeiro de 1997, reduzindo o comprimento para 29 pol. (74 cm).
A raquete média agora tem cerca de 28 pol. (71 cm) de comprimento, e pesa de 10-14 onças (284-397 g). Tem havido muitas inovações recentes na tecnologia da raquete, nem todas elas se entenderam com os jogadores. Um fabricante comercializa uma raquete hexagonal, enquanto outros estão fazendo raquetes com corpos extra largos. Uma raquete feita de um novo material – polímero termoplástico viscoelástico reforçado com fibra de grafite – foi concebida para ter flexibilidade variável, dependendo da dureza da bola. Um desenho para aliviar o cotovelo de tenis emprega pequenos rolamentos de chumbo fechados em câmaras de plástico dentro da estrutura da cabeça. O movimento dos rolamentos à medida que a raquete se liga à bola é suposto amortecer as vibrações que podem causar dor no braço do jogador. Mas as raquetes mais comuns são agora feitas de alumínio ou de um composto de grafite, fibra de vidro e outros materiais.
Matérias-primas
As raquetes de alumínio são normalmente feitas de uma de várias ligas. Uma liga popular contém 2% de silício, assim como vestígios de magnésio, cobre, e cromo. Outra liga amplamente utilizada contém 10% de zinco, com magnésio, cobre e crómio. A liga de zinco é mais dura, embora mais frágil, e a liga de silício é mais fácil de trabalhar. As raquetes compostas podem conter muitos materiais diferentes. Eles normalmente consistem em um sanduíche de diferentes camadas em torno de um núcleo oco ou um núcleo de espuma de poliuretano. As camadas típicas de uma raquete composta são fibra de vidro, grafite, e boro ou kevlar. Outros materiais também podem ser usados, tais como fibras cerâmicas para maior resistência.
Outros materiais encontrados nas raquetes de tênis são nylon, tripa, ou tripa sintética para as cordas, e couro ou material sintético para a pega do cabo. O nylon é provavelmente o material de cordas mais comum, e apenas alguns profissionais ainda usam tripa, que é feita de intestino de vaca ou ovelha torcido. O intestino sintético é feito de nylon que foi torcido para alcançar o mesmo efeito que o intestino natural. As antigas raquetes de madeira geralmente usavam uma pega de couro, mas as raquetes modernas geralmente usam um substituto parecido com o couro, como o vinil. As raquetes também podem ter peças de plástico, tais como o jugo na base da cabeça e a tampa na parte inferior do cabo.
O Processo de Fabricação
A maioria das raquetes vendidas nos Estados Unidos são produzidas em massa em uma das várias grandes fábricas no Japão ou em outros lugares na Ásia. Portanto, independentemente da marca, é provável que a raquete tenha sido feita por um dos métodos descritos abaixo. Raquetes com características incomuns podem ser exceções. Além disso, raquetes de topo de linha são frequentemente vendidas sem restrições, e o comprador tem que se prender a suas especificações em uma loja profissional. Então, neste caso, a etapa de cordas na fábrica seria pulada.
Raquete de alumínio
- 1 Formando a estrutura. Existem dois métodos para a formação de raquetes de alumínio. O alumínio pode ser derretido e forçado através de um molde na forma da armação da raquete. Ou o metal pode primeiro ser fundido e extrudido em um tubo, e depois o tubo puxado através de um molde.
- 2 Perfuração e lixamento. A raquete em bruto é então colocada em uma máquina de perfuração, e são feitos furos para o jugo – a peça da garganta que segura o fundo das cordas – nas laterais para as cordas, e na base da vara. A máquina de perfuração usa vários fusos, cada um segurando uma broca em posição para cada furo da corda. A raquete é mantida no lugar horizontalmente no centro da máquina. As brocas são então ativadas, e todos os furos são feitos simultaneamente. As armações são então colocadas numa lixadeira para alisar as arestas afiadas deixadas pela perfuração.
- 3 Temperamento. Nesta fase, as raquetes são O temperadas, ou seja, sujeitas a calor e arrefecimento rápido. Este processo endurece o alumínio, dando à raquete uma força adicional. As raquetes são colocadas numa bandeja num forno e aquecidas até ficarem brancas. Em seguida a bandeja é retirada do forno e as raquetes são imersas em água. Após a têmpera, as raquetes também podem ser anodizadas. Elas são imersas em uma solução de ácido sulfúrico leve, e uma corrente elétrica é passada através do banho. Este tratamento altera a superfície do alumínio e dá às raquetes um acabamento brilhante.
- 4 Cordas. Uma tira de argola é incrustada na ranhura ao redor da borda da cabeça. A fita de argola flexível, geralmente plástica, foi pré-furada para que seus furos se encaixem sobre os furos das cordas na cabeça da estrutura. Em seguida, o jugo é encaixado na base da cabeça da raquete. Agora a raquete está pronta para o encordoamento. Cada raquete é enfiada individualmente, por um trabalhador sentado em uma máquina de encordoar. O operário primeiro prende a raquete na máquina, que a segura horizontalmente. O operário força as cordas através dos furos usando um poderoso enfiador montado numa barra móvel acima da raquete. As cordas em comprimento são puxadas primeiro, depois
as cordas cruzadas são tecidas, e a tensão é ajustada.
- 5 Acabamento. Para terminar a raquete, um operário corta a extremidade do cabo e insere uma tampa chamada “butt cap”. Em seguida, a operária enrola fita adesiva dupla forte ao redor do cabo, seguida de fita adesiva de vinil. Depois disso, as cordas podem ser impressas com um logotipo, e a moldura pode ser estampada com um decalque. Os inspectores verificam se a raquete tem cortes e marcas, e certificam-se de que está em conformidade com as especificações de tamanho e peso. As raquetes podem então passar por uma fase final de limpeza. Em seguida, os trabalhadores as colocam em coberturas de proteção, as raquetes são embaladas e finalmente enviadas para um armazém para distribuição.
Raquete composta
- 6 Formação da armação. As raquetes compostas são feitas de camadas de diferentes materiais, geralmente grafite e fibra de vidro, e talvez outras camadas contendo boro, kevlar, ou um material similar à fibra de vidro que contém partículas cerâmicas. O fabricante de raquetes começa montando as camadas como um sanduíche plano. O sanduíche é então cortado em tiras, e as tiras enroladas em torno de um tubo oco e flexível. O tubo enrolado é então colocado dentro de um molde em forma de raquete. O tubo se estende até a raquete, e é conectado a uma bomba. Em seguida, o molde é aquecido e o ar é bombeado para dentro do tubo. A pressão do ar no tubo, juntamente com o calor, liga as camadas do sanduíche. Alternativamente, o tubo oco pode ser preenchido com espuma de poliuretano. A espuma expande-se à medida que o molde é aquecido, consolidando os materiais.
- 7 Perfuração e selagem. Os trabalhadores liberam as raquetes dos moldes e as transportam para uma área de inspeção, onde eventuais defeitos são removidos. A extremidade da estrutura é cortada e, em seguida, as raquetes são colocadas em uma máquina de perfuração e os furos das cordas são feitos, como acima. Após a perfuração, as raquetes são escovadas com um revestimento de polímero e colocadas numa máquina de secar. Este passo é repetido várias vezes, e depois as raquetes são lixadas. Antes do revestimento final, o decalque da marca é aplicado.
- 8 Cordas e acabamento. Os passos seguintes são os mesmos que para a raquete de alumínio anteriormente descrita. Uma tira de argola e uma canga são fixadas nas ranhuras apropriadas, e os trabalhadores amarram as raquetes uma de cada vez em máquinas de amarrar. Um logotipo ou marca pode ser impresso em tela nas cordas. Os trabalhadores inserem a tampa do rabo, depois enrolam a fita adesiva dupla e agarram a fita adesiva ao redor do cabo. Depois as raquetes são limpas, inspecionadas, embaladas e enviadas para um armazém.
Controlo de Qualidade
Os inspectores verificam as raquetes em muitos pontos do processo de fabrico. Quando as armações são retiradas pela primeira vez dos moldes, elas são inspecionadas visualmente. As raquetes defeituosas são separadas e a passagem das raquetes pode ser classificada de forma aproximada quanto à qualidade. As raquetes de alumínio são submetidas a testes de tensão para determinar
se as raquetes são de dureza adequada. As raquetes compostas também são testadas quanto à rigidez. Os inspectores pesam ambos os tipos de raquetes, geralmente antes e depois do encordoamento, para se certificarem de que cumprem as especificações. Eles também verificam a balança, já que isso é extremamente importante para o bom funcionamento da raquete. Ela não deve ser muito pesada na cabeça ou no cabo, mas sim equilibrar-se perto do ponto médio (embora alguns modelos sejam projetados para serem deliberadamente pesados na cabeça). Os furos das argolas são inspecionados. Se estes não forem lisos ou uniformes, a tensão das cordas é afectada, e as cordas podem partir-se contra bordas rugosas. Os detalhes de acabamento também são submetidos a inspeção visual. A tampa do rabo deve ficar bem ajustada, e a impressão na moldura e nas cordas deve ser uniforme e clara. A pega deve ser enrolada suavemente e não deve haver cortes ou arranhões. Algumas raquetes podem ser testadas, especialmente se for um novo design.
O Futuro
A ciência das raquetes de ténis é surpreendentemente complexa – não o processo de fabrico, mas a física da vibração das cordas e das armações à medida que a bola se liga à raquete. Raquetes estão agora sendo projetadas por cientistas de laboratório que usam a matemática para calcular os efeitos do peso, tamanho e mudanças materiais. Como as regras que regem as raquetes aceitáveis são muito amplas, os inovadores têm muita margem de manobra. Novas raquetes também estão sendo feitas com desenho assistido por computador (CAD) e fabricação assistida por computador (CAM), o que permite o cálculo preciso da rigidez do material e do centro de gravidade. Como esta ciência avançada está a ser desenvolvida na raquete de ténis, sem dúvida que continuarão a ser desenvolvidos novos modelos com características excêntricas. A tendência actual é para raquetes mais leves e maiores, e estas são viáveis devido à engenharia avançada dos materiais.
Onde Aprender Mais
Periódicos
Brody, Howard. “Como é que um físico desenharia uma raquete de ténis?” Physics Today, Março de 1995, pp. 26-31.
Fisher, Marshall Jon. “Racket Science.” The Sciences, Novembro/Dezembro de 1996, págs. 10-11.
Gelberg, Nadine J. “The Big Technological Tennis Upset.” Invenção & Tecnologia, Primavera de 1997, pp. 56-61.
Sparrow, David. “Mais Comprimento, Mais Força.” Sports Illustrated, 27 de Maio de 1996, p. 16.
– Angela Woodward