Cómo vibra una raqueta de tenis

El estado de la tecnología de los antivibradores de tenis antes de AMbelievable™

Hace más de una década (en 2008), un grupo de investigadores, liderado por el exdirector de I+D del reconocido fabricante de equipos deportivos Head NV (Sr. Mohr), llevó a cabo uno de los primeros estudios científicos extensivos centrado en los modos de vibración de una raqueta de tenis. El análisis, respaldado por avanzados equipos de laboratorio, investigó las características de vibración de una raqueta de tenis, más específicamente: un "sistema de raqueta de tenis" que incluye el marco de la raqueta, el encordado y un antivibrador tradicional.

Las conclusiones indican tres hallazgos principales:

1. Los antivibradores tradicionales deben tener una masa mínima para ser efectivos. Por debajo de 2 gramos, no producen ningún efecto significativo en ninguna posición.
2. Los antivibradores tradicionales deben ajustarse para proporcionar condiciones de amortiguación óptimas para configuraciones específicas de raquetas de tenis.
3. Los antivibradores tradicionales no afectan los modos de flexión del marco a frecuencias más bajas; en cambio, tienen efectos reales en la respuesta a frecuencias más altas, yendo más allá de una mera función estética en la raqueta.

Estos hallazgos se convirtieron en la base para la producción de antivibradores de cuerdas. Si bien los avances en materiales han introducido mejoras estéticas y ligeros incrementos de rendimiento, no surgió ninguna innovación significativa hasta la llegada de AMbelievable™. Para demostrar el impacto de nuestro avance, encargamos un estudio independiente para comparar los datos de 2008 con nuevas mediciones. Utilizando tecnología de adquisición mejorada y una configuración experimental más precisa, este estudio de seguimiento también evaluó el rendimiento de nuestra línea de productos AMbelievable, confirmando sus resultados superiores.

El espectro típico de vibración de una raqueta de tenis

Cuando una raqueta de tenis vibra después de golpear una pelota, se mueve o se agita de diferentes maneras, dependiendo de dónde y cómo golpea la pelota en la raqueta. Estos diferentes movimientos se denominan "modos" de vibración. Un modo es simplemente una forma específica en la que vibra la raqueta, y cada modo ocurre a una cierta frecuencia (la rapidez de la vibración).

A continuación, se presenta un desglose de los tres principales tipos de modos de vibración:

1. FModo de Flexión del Marco: Imagina el marco de la raqueta, la parte que sostienes, doblándose ligeramente hacia adelante y hacia atrás, como una tabla de buceo que se flexiona cuando alguien salta sobre ella. Esto ocurre a una frecuencia relativamente baja. Es una vibración lenta y notable porque involucra todo el marco, y las fuerzas mecánicas se transfieren a tu brazo.
2. Modo de Torsión: En este modo, la raqueta gira alrededor de su eje central. Piénsalo como retorcer una toalla: un extremo gira en una dirección y el otro extremo en la dirección opuesta. Este movimiento de torsión suele ocurrir a una frecuencia más alta que la flexión. ​
3. Modo de Vibración del Encordado: Este modo implica que las cuerdas vibran después de que la pelota las golpea, como las cuerdas de una guitarra después de ser tocadas. Estas vibraciones son las más rápidas (de alta frecuencia) porque las cuerdas son mucho más ligeras y flexibles que el marco. ​

Cada modo ocurre a una frecuencia diferente, en función de cuánta masa (peso) está involucrada y cuán rígida o flexible es la raqueta en diferentes áreas. En un gráfico del espectro de vibración, como el que se muestra a continuación, puedes ver estos modos como picos separados, con la flexión del marco en las frecuencias más bajas, la torsión en el centro, y el modo del encordado en las frecuencias más altas.

Gráfico A | Espectro de frecuencias de una raqueta de tenis sin antivibrador

Este gráfico muestra el comportamiento natural de vibración de la raqueta sin antivibrador. Los picos prominentes representan diferentes modos de vibración: las frecuencias bajas corresponden a la flexión del marco, las frecuencias medias a la torsión y las frecuencias altas a las vibraciones de las cuerdas. Estos picos indican que, sin amortiguación, la raqueta experimenta vibraciones significativas en un amplio rango de frecuencias.

Se ha demostrado científicamente que las frecuencias más bajas afectan negativamente a los problemas inflamatorios. Además, en 2019, un grupo de investigadores de la Universidad de Singapur realizó un estudio en profundidad sobre cómo las vibraciones afectan el rendimiento de los jugadores de tenis, y demostraron que el uso de un dispositivo de amortiguación de vibraciones aumentó el rendimiento general en un sorprendente 25%. Más importante aún, el estudio mostró pruebas claras de que un antivibrador podía mejorar la precisión de los golpes durante la fase de fatiga y retrasarla.

Fig. 1 Gráfico A: Espectro de frecuencia, medido en Hertzios, de una raqueta de tenis sin amortiguador (línea azul) y con un amortiguador tradicional de silicona de 3 gramos. (Fuente: Prueba de laboratorio independiente realizada por HEAD Acoustics GmbH)

Gráfico B | Espectro de frecuencia de una raqueta de tenis con un amortiguador tradicional

Aquí comparamos las vibraciones naturales de la raqueta con el efecto de un amortiguador tradicional. El amortiguador tradicional reduce los picos de vibración, especialmente en las frecuencias más altas asociadas con las vibraciones del cordaje. Sin embargo, aunque los picos son menores, el impacto del amortiguador es insignificante en las frecuencias más bajas (es decir, la flexión del marco y la torsión), lo que indica que los amortiguadores tradicionales proporcionan una reducción de amplitud, pero no son integrales en su efecto sobre todos los modos.

Fig. 2 Gráfico B: El gráfico anterior muestra el espectro de frecuencia, medido en Hertzios, de una raqueta de tenis sin amortiguador (línea azul) y con un amortiguador tradicional de silicona de 3 gramos. (Fuente: Prueba de laboratorio independiente realizada por HEAD Acoustics GmbH)

Es interesante notar que el efecto de un amortiguador tradicional se concentra en frecuencias alrededor de 900 Hz y entre 1200-1300 Hz, donde su impacto es más significativo. El amortiguador también actúa como un modificador de modo en otras frecuencias (por ejemplo, alrededor de 550 Hz y 1700 Hz), lo que significa que cambia la frecuencia de vibración de la raqueta. Estos resultados son consistentes con el estudio de Morh et al. (2008). No obstante, logramos una perspectiva más clara y amplia debido a las limitaciones del montaje experimental que enfrentaron los autores del artículo de 2008. En concreto, la elección de suspender la raqueta con un hilo de nailon introdujo algunas limitaciones de medición, mientras que el laboratorio que realizó el análisis en 2024 utilizó una configuración más precisa.

La Tecnología de Amortiguadores de Tenis de AMbelievable™ 

Desde 2008, los avances en impresión 3D, metamateriales e ingeniería han redefinido enormemente lo que es posible en equipos deportivos. Los avances en la fabricación de precisión, la ciencia de materiales y el diseño asistido por computadora nos han permitido crear tecnologías que antes solo se imaginaban. AMbelievable™ utiliza estas innovaciones para ofrecer un amortiguador de tenis que va más allá de los límites tradicionales, proporcionando un control de vibraciones sin precedentes y una experiencia de juego personalizada.

¿Qué son los Metamateriales?

Los metamateriales son materiales artificiales diseñados para tener propiedades que no se encuentran en las sustancias naturales. Casi cualquier material puede diseñarse como un metamaterial, ya que sus propiedades se derivan de la disposición geométrica de su meso-estructura (es decir, su "estructura mayor", llamada meta-celdas) en lugar de su microestructura (por ejemplo, átomos y moléculas). Al organizar los componentes internos en patrones geométricos precisos, los metamateriales pueden controlar de forma no convencional las ondas electromagnéticas, el sonido o las vibraciones mecánicas. A diferencia de los materiales tradicionales, que derivan sus características de su composición química, los metamateriales obtienen sus capacidades de la manera en que sus estructuras internas interactúan con las ondas entrantes.

Estructuras Reticulares y Absorción de Vibraciones

Las estructuras reticulares son un tipo de metamaterial que sobresale en la absorción de vibraciones gracias a su red geométricamente intrincada de celdas repetidas. Estas celdas pueden diseñarse para maximizar la disipación de energía al doblarse de maneras específicas cuando se exponen a vibraciones. Debido a su geometría cuidadosamente diseñada, las estructuras reticulares pueden descomponer las vibraciones entrantes, distribuyendo la energía y reduciendo su impacto. Esto las hace altamente eficientes para amortiguar la energía mecánica no deseada, lo que es particularmente beneficioso en aplicaciones como equipos deportivos, donde la reducción de vibraciones puede mejorar el confort y el rendimiento.​

Sintonización de Metamateriales para Frecuencias Específicas

Una de las ventajas más fascinantes de los metamateriales es su capacidad para ser "ajustados" y manipular ciertas frecuencias. Al ajustar la forma, tamaño o disposición de su estructura interna, los metamateriales pueden diseñarse para amplificar o reducir frecuencias específicas. Esto significa que pueden configurarse para dispersar, concentrar o bloquear vibraciones en función de los requisitos de diseño. Esta capacidad de ajuste permite la creación de soluciones personalizadas para amortiguar o incluso mejorar las vibraciones en un rango de frecuencias preciso, proporcionando un nivel de control que los materiales convencionales no pueden alcanzar. El impacto de esta innovación aplicada a los amortiguadores de tenis es sobresaliente, y los datos recopilados durante el estudio de seguimiento de 2024 hablan por sí mismos.

Gráfico C | Espectro de frecuencia de una raqueta de tenis con un amortiguador AMbelievable™

Este gráfico muestra la comparación entre "sin amortiguador" y el amortiguador "AMbelievable Universal v1". El amortiguador Universal v1 reduce significativamente los picos de vibración en todos los rangos de frecuencia, desde la flexión del marco hasta la torsión y los modos del tamiz de cuerda. Esto demuestra su eficacia para minimizar tanto las vibraciones de baja como de alta frecuencia, ofreciendo al jugador más comodidad y estabilidad durante el juego. La respuesta vibratoria más uniforme sugiere una mejora sustancial en la sensación general de la raqueta.

¿Cuál es el secreto (o más bien, la patente)? El amortiguador Universal v1 de AMbelievable utiliza metamateriales, una tecnología avanzada que permite un control preciso sobre las frecuencias de vibración. Los metamateriales pueden diseñarse para amplificar o reducir frecuencias específicas, permitiendo una manipulación precisa de los modos de vibración. En este caso, el amortiguador Universal v1 de AMbelievable reduce efectivamente las vibraciones tanto en frecuencias bajas como altas.

Es aún más interesante notar, como se menciona en un estudio de Morh et al., que una masa de solo 1 gramo (como la del amortiguador AMbelievable) anteriormente se consideraba insuficiente para producir efectos de amortiguación medibles en altas frecuencias. Además, la masa de un amortiguador tradicional (>3 gramos) se consideraba insuficiente para reducir de manera medible las vibraciones de baja frecuencia. A pesar de esto, el diseño de metamaterial permite una reducción significativa de las vibraciones incluso por debajo del umbral de 1 gramo, lo que demuestra que una sintonización precisa en el diseño puede compensar el peso ligero. En conclusión, al aprovechar el poder de los metamateriales, el amortiguador de AMbelievable puede superar significativamente a los modelos convencionales al enfocarse y mitigar frecuencias específicas de manera más efectiva.

Estos hallazgos representan un verdadero avance en el campo de la reducción de vibraciones.

Fig. 3 Gráfico C: El gráfico anterior muestra el espectro de frecuencia, medido en Hertzios, de una raqueta de tenis sin amortiguador (línea azul) y con un amortiguador AMbelievable™ de 1 gramo impreso en 3D. (Fuente: Prueba de laboratorio independiente realizada por HEAD Acoustics GmbH)

Si deseas profundizar en los detalles técnicos, desplázate hasta el final de la página y suscríbete para recibir el documento científico completo sobre el tema. En este documento, profundizaremos en el análisis modal (es decir, cómo la raqueta realmente se mueve y vibra con y sin nuestro amortiguador, y qué nos indica el espectro de frecuencia sobre un golpe potente o una raqueta más "controlable"). También explicaremos cómo la tecnología de metamateriales nos permite manipular finamente las frecuencias de vibración, abriendo el camino para el primer amortiguador de tenis personalizado del mundo.

La necesidad de personalización

Como hemos mencionado anteriormente, la personalización de los amortiguadores de cuerdas en tenis es crucial porque cada raqueta y configuración de cuerda produce perfiles de vibración únicos. La efectividad de un amortiguador depende de factores específicos, como el marco de la raqueta, el tipo de cuerda, la tensión y el estilo de juego del jugador. Un enfoque de “talla única” es insuficiente, lo que resalta la necesidad de soluciones personalizadas para optimizar el control de vibraciones y mejorar el rendimiento. Los amortiguadores personalizados pueden dirigirse a frecuencias específicas, aumentando el confort, el control y reduciendo los riesgos de lesiones.

Para respaldar mejor este concepto, publicamos por primera vez un conjunto de datos sobre la frecuencia natural de vibración de varias raquetas de tenis.

Gráfico E | Intervalos de Frecuencia de Vibración Relacionados con el Marco de Raquetas de Tenis por Marca 

¿Tienes curiosidad por saber cómo vibra tu propia raqueta de tenis? El gráfico a continuación muestra las frecuencias naturales de vibración del marco para cada marca, y cada raqueta tiene una frecuencia única. Algunas marcas cubren un amplio rango de frecuencias debido a la variedad de modelos que ofrecen, mientras que otras se enfocan en un rango más reducido.

Nuestra base de datos incluye más de mil modelos de raquetas, cada uno probado en cuanto a su frecuencia natural, rigidez y peso. Estos datos nos ayudan a crear amortiguadores personalizados para cada modelo específico. También estamos analizando diversos tipos de cuerdas, niveles de tensión y efectos de golpe, como giro, fuerza y ángulo de impacto. Es un proyecto significativo, y planeamos completarlo en los próximos meses.

Fig. 4 Gráfico E: Frecuencia natural de vibración del marco (solo en el modo de flexión) para todos los modelos de raquetas, agrupados por marca (Fuente: Múltiples fuentes).

Conclusión

De acuerdo con este estudio comparativo, el AMbelievable Universal v1 se posiciona como el amortiguador más efectivo, seguido por el AMbelievable Tuned Balance v1. Los amortiguadores tradicionales, aunque brindan cierto alivio de las vibraciones, ocupan el tercer lugar debido a su rango de efectividad limitado. Los datos destacan la importancia de nuestros amortiguadores innovadores para mejorar la comodidad y el control de la raqueta al reducir las vibraciones no deseadas en todos los modos.

Si eres un jugador profesional o un entusiasta dedicado, te invitamos a unirte a nuestro programa de acceso anticipado. 

Fig. 4: Vista simplificada de los espectros de vibración de una raqueta de tenis sin amortiguador (línea negra), con un amortiguador tradicional (gris), y con el Modelo Universal v1 de AMbelievable (azul) y el Modelo Tuned v1 (amarillo). (Fuente: elaboración interna simplificada del test de laboratorio de HEAD Acoustics GmbH)

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