Does Higher String Tension Give More Control and Spin?
By Dr. Simon Goodwill
University of Sheffield, UK
Most players are familiar with the general principle that low tension gives more power and high tension gives more control. The lower tension strings stretch more during impact and thus store more energy. When the ball rebounds from the racquet, more energy is returned, so it leaves with a higher speed. (Though the increased speed is typically less than 1 percent, but that can translate to balls traveling 1 to 2 feet further on a baseline to baseline shot, depending on the speed.)
The claim that higher string tension gives more control is less easy to explain. There is certainly plenty of anecdotal evidence that players “feel” more control when using a high string tension. Furthermore, in the professional game, players like Andy Roddick and Serena Williams are reported to be using string tensions of over 70 lbs. Do they string this way to gain control? And if so, what is the link between high string tension and control?
We will assume that “control” means the ability to consistently make the ball land at an intended location. But there is more to it than that. Many players report that there is an associated “feel of control” when they are hitting their targets. So the question is what is happening during impact at different string tensions to affect both the bounce location and the playerrsquo;s feel of that shot? We will examine four variables: spin, string movement, impact dwell time, and ball travel distance across the string face.
Spin
It is often assumed that control is linked with the ability to apply spin to the ball. If that is so, then does spin depend on string tension? Players often say “high tension strings bite into the ball giving more spin.” (“Biting” is used in common tennis parlance to mean creating more friction by increasing the space between strings for the ball to sink into; using rougher, stickier, textured, or shaped strings to “grab” the ball; using thinner strings to dig into the ball; or using higher tension to increase surface contact forces.)
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Figure 1: View from behind the tennis racquet — |
Fortunately, the spin generated for a typical ball-racquet impact can easily be measured. This has been done at the University of Sheffield in England, and the results showed that the spin on the ball is not dependent on string tension or string type. In that testing it was concluded that all stringbeds are sufficiently “rough” to achieve maximum spin for the given shot. Therefore, even if thin, sticky, and tight strings were used in an attempt to increase stringbed “roughness,” there would be no actual increase in rebound spin.
However, the fact remains that players feel that they can achieve more spin with high-tension strings. Three possibilities arise: (1) the players are simply incorrect; (2) players feel a difference in some other impact related event like more or less dwell time, string movement, or ball travel across the racquet and incorrectly interpret that as more spin; (3) the player, not the racquet, does something differently when playing with higher tension strings that, indeed, produces more spin. So, we did more tests to find the answer.
The study compared two identical tennis racquets, one strung at 40 pounds and one strung at 70 pounds (the same tensions as in our previously mentioned spin study). The impact apparatus can be set up to simulate a player hitting a topspin groundstroke, and we can measure the ball rebound spin using a high speed video camera operating at 240 frames/sec. As in previous testing, it was found that the measured rebound spin for both racquets was identical. So have the playersrsquo; perceptions been proven wrong?
Not necessarily. Because tighter strings produce less velocity, the ball will land shorter in the court. To make up for this, the player might swing harder generating more spin. In this case, it is not tighter strings that produce more spin, but the playerrsquo;s response to tighter strings. In any case, the player is likely to notice the greater spin without realizing that he is swinging faster.
Similarly, even if the player does not swing harder, he may think there is more spin with higher tensions. That is because, although the spin is not greater at higher tensions, the ball speed will be lower, so the ratio of spin to speed will be greater. The ball will then appear to land shorter in the court at slightly steeper angles and to bounce higher — in reality just consequences of less velocity.
If string tension doesnrsquo;t influence spin, it canrsquo;t influence control through spin. So we are forced to look elsewhere for our connection between string tension and control. Fortunately, we find three variables that do vary with string tension — string movement, dwell time, and ball travel across the stringbed — that might influence control.
Lateral string movement
The impacts were also recorded from behind the racquet, using an ultra high-speed video operating at 3,700 frames/sec to see and measure what happens to the ball and strings during an impact. Figure 1 shows typical views from this camera; Figure 1(a) shows the ball just in contact with the strings, and Figure 1(b) shows the ball midway through the impact. We are simulating a topspin groundstroke, where the racquet is whipped upwards and, therefore, in these images, the ball travels downwards on the racquet during impact. The racquet shown in Figure 1 was strung at 40 pounds, and you can see that the mains strings deform downwards during the impact. However, this downward string motion was generally not seen in our tests for the racquet strung at 70 pounds.
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更高的弦张力能给予更多的控制和旋转吗？
大多数球员都熟悉一般原则，那就是低张力提供更大的力度而高张力提供更佳的控制。较低的张力弦在冲击过程中拉伸程度更大，从而储存更多的能量。当球从球拍反弹时，更多的能量被弹回，所以它以更高的速度飞离。（虽然增加的速度通常不到百分之1，取决于其速度，这便可以转化为1到2英尺的基线向基线的发球。）
更高的弦张力的说法让更多的控制更容易解释。有很多的传闻证据表明，玩家在使用高张力的时候，“感觉”到具有更多的控制力。此外，在专业比赛中，像安迪罗迪克和小威廉姆斯的球员，据报道，他们的球拍超过70磅，他们使用这样的张力来获得控制？如果是这样，那么高的字符串张力和控制之间的连接是什么？
我们会认为“控制”指的是在预定的地点不断地把球打到球的能力。但也不仅仅局限于此。许多玩家报告说，当他们打他们的目标时有一个相关的“感觉”，所以问题是不同的张力对反弹位置和运动员击球的影响中到底发生了什么。我们将检查四个变量：旋转，弦的运动，冲击停留时间，和球的飞行距离。
旋转
通常假定控制与应用旋转球的能力有关。如果是这样的话，那么自旋取决于弦张力吗？玩家们常说的“高张力弦咬球让更多的旋转。”（“咬”常用网球术语意味着创造更多的摩擦增加空间之间的字符串的球陷入；使用粗糙，厚的，具有纹理的，特定形状的弦来“抓”球；采用较薄的弦到球；或使用高张力增加表面接触力。）
幸运的是，一个典型的球拍自旋产生的的影响可以很容易地测量。这已经在英国谢菲尔德大学进行，结果表明，在球的旋转是不依赖于弦张力或弦类型。在测试得出的结论是，所有的弦床足够“粗糙”以此来实现对给定的角度以达到旋转最大。因此，即使薄，粘粘的用来增加“粗糙度”的紧弦也对反弹的自旋没有实际增长的作用。
然而，事实上，玩家认为，他们可以实现更多的旋转与高张力弦。三种可能出现：（1）球员是不正确的；（2）玩家觉得在其他一些影响相关的事件，如或多或少停留时间、不同弦运动，或球穿越网球拍和对更多的旋转错误解释；（3）玩家而不是拍子，在使用一些大张力弦时做了一些不同的事，事实上会产生更多的旋转。所以，我们做了更多的测试来寻找答案。
这项研究比较了两个相同的球拍，一个上了40磅，一个上了70磅（同样的问题在我们前面提到的自旋研究）。冲击装置可以设置模拟一个球员打上旋球，我们可以测量球的反弹自旋使用高速视频摄像机，运行在240帧/秒。在以前的测试，发现测得的反弹自旋为球拍是相同的。这样球员的看法会被证明是错误的吗？
并不一定。因为更紧的弦产生更少的速度，球将在球场上更早落地。为了弥补这一点，运动员可能会摆动更大幅度来以此使球产生更多的旋转。在这种情况下，并不是更紧的弦产生更多的旋转，反而是运动员的反应起到作用。在任何情况下，运动员可能会注意到更大的旋转，而不知道他却摆动得更快。
类似地，即使运动员没有更努力地摆动，他可能认为更多的旋转与更高的磅数有关。这是因为，旋转并不会在高磅数时增大，而球速将会下降，所以旋转速度比将会变大。球会更早落地并且以稍陡的角度反弹出更高的距离，事实上，这只是速度较小的后果。如果弦的张力不影响旋转，它不能通过旋转来影响控制。因此，我们不得不寻找张力和控制的联系。幸运的是，我们发现三个变量在张力变化时变化，弦运动，停留时间和球穿越弦床的过程也可能影响控制。
横向弦运动
这种影响也从后面被拍录下来，利用超高速3700帧/秒的照相机看到和测量在碰撞过程中球和弦发生了什么。图1显示了典型的视图，从这个摄像头；图1（1）显示球刚刚接触弦，和图1（乙）显示球击打到拍的影响。我们模拟的上旋球，拍把朝上，因此，在这些照片中，球在击打过程中向球拍下行方向飞行。如图1所示的球拍挂在40磅，你可以看到电源线向下变形过程的影响。然而，这种向下横向运动一般没有出现在我们上了70磅的球拍的测试中。
弦的运动会影响控制吗？
从理论上说，如果在碰撞结束前弦向下变形然后反弹回原型，然后，他们会增加旋转施加到球上的力。然而，我们发现，在冲击过程中的字符串没有恢复和永久变形。（因此，其余存在的结果表示自旋是独立于张力的。）你可以说如果你的弦在你打上旋球之后的表现是一样的。然而，弦的运动量会影响碰撞因为它决定了球离开球拍的位置。因此这个弦的运动会影响在球离开球拍时的速度和角度以及球会落在球场哪里。此外，我们发现，弦变形的量是非常不一致的。这取决于如何用力球击，在撞击前的弦的位置，也正是球自觉落在一根弦还是两根弦上。这告诉我们低磅数弦将会给你更少的击球连贯性。
总之，较低的磅数导致更多的横向弦运动，这反过来，使得球的轨迹变得更加不可预测。运动员也可以感觉到这个弦的运动，因为它会导致一个更柔和的撞击。
停留时间和球在拍上的移动
通过改变球和球拍的撞击速度，我们模拟了不同的击球速度。在这些不同的球拍撞击速度下，我们测量了球在撞击过程中沿着弦床移动距离（使用了如图1所示的图表）。我们还测量了球在碰撞过程中接触弦的时长（停留时间）。图2（a）表明，对球拍弦撞击力为70磅的球的接触时间比撞击力为40磅的要短20%。这是由于70磅的弦床比40磅的略硬。图2（b）显示，对球拍弦撞击力为40磅的球始终飞的更远。这是因为球与球拍的弦保持更长时间的接触，因此越过弦床移动的距离也就更远。
通过分析网球选手打出一个“重”上旋球可以解释接触距离的重要性。球拍向前移动，向上挥动。如果球越过弦床的距离达到最小，那么该次发球正确执行的可能性就会增加。这表明，接触距离与球员打出上旋球的能力有着直接的联系。因此，更紧的弦会增加成功打出上旋球的机会。这与球员的感受如何联系起来？其实，球员可以正确识别出，当他们使用了高弦张力时，球移动的距离较短，因为他们能感觉到那一击“干脆有力”。高张力下的短距移动可以叫做“咬”或“抢”球（即更短的球距移动）。事实上，这个较短的接触距离与“咬”没有任何关系，但只是由于球与弦接触的时长较短，因而无法飞那么远。
接触时间也会在其他方面影响你对控球的看法。任何一次击球中，如果球没有完美落地于球拍的长轴之上，球头会受影响转动。球与球拍接触的时间越长，这种不良旋转会持续得更久，导致你的击球精度误差较大。因此，球在弦上停留的时间越久，它越过弦床移动的距离也就越远，从而增加球拍在你的手上旋转以及击中球拍框或者弦床上反应性不太强部分的机会。高张力减少了所有这些我们不想看到的影响。
结论
改变球拍的张力不影响旋转，但它的确会影响弦运动，停留时间，和球接触距离。这些参数都能影响球的轨迹，以及球员的击球感觉。
所以我们的建议是高弦张力能使你的击球更加连贯，并且接住上线球要更容易。如果你不喜欢高弦张力的僵硬感，你可以使用低一些的张力，但记住要定期调整弦以将不必要的弦动力影响降到最低。
张力指南
为了将你的球拍性能发挥到最好，你要做的不只是使用最好的弦。选对张力和选对拍框一样重要。普遍法则是，将弦调的越紧，你得到的力量越少，得到的控制也就越多。张力越低，你得到的力量也就越大，但同时也失去了控制。为展示不同弦张力和直径对球拍性能有不同的影响，请看下面的图表。
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String Tension |
Power |
Control |
Durability |
Feel |
Comfort |
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Softer |
more |
less |
more |
more |
more |
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Tighter |
less |
more |
less |
less |
less |
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String Gauge |
Elasticity |
Durability |
Spin |
Feel |
Comfort |
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Thinner |
more |
less |
more |
more |
more |
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Thicker |
less |
more |
less |
less |
less |
球拍的“弦张力”用磅或公斤表示。这表示弦在固定框架下所受的压力大小。弦张力影响球拍的运动特性，如球感，在球控，以及力量最大化。所有的球拍都有推荐弦张力，其中对于网球多在50至70英镑之间，壁球多在25到34磅之间。一个弦很松散球拍通常有一个更大的甜点。结合更多的技巧，紧点的弦能有助于发好球以及给予更多的控制。一个极紧的球拍削弱了球员对球的感觉，但能给予球员出色的控球能力，如果摆晃足够用力，就能顺利击球。这样的张力会使击球难度更大，但使球员发挥更为稳定。
许多专业的弦专家建议在保证仍能对球的控制下将球拍弦张力调至尽可能最低。尝试找到合适自己弦张力的新手球员应从建议的张力范围中间开始，然后从这一点开始调整张力，直到满足他们的要求。推荐张力通常印在球拍上。较低张力的球拍力量更大，控制力较弱；较高张力的球拍力量更小但控制力更强。
监测你的球拍弦张力
你是否想过有没有一种方法来确定你的新球拍张力是否正是你需要的？也许你正在尝试不同的上弦专家，或者你在自己上弦但你不确定弦是否工作连贯。又或许你想知道为什么玩了几个星期后，你的弦感觉不如一开始清脆，于是你想监视那不可避免的张力下滑以便知道下次要把弦上得紧点儿。或者检测你朋友说他打的30磅是不是真的，因为你感觉还没自己打的25磅紧。又或者，你只是想更加精准客观地监测你偏爱的张力，而不是靠用手指拉弦或者凑近耳朵拨弦。
幸运的是，随着智能手机的普及，要做到这一点很简单，那就是通过智能手机的应用程序来测量弦床的基本和主要频率。
对于网球，有一个应用程序能测量频率，加上给出的弦直径和拍面面积等信息，它会计算出弦张力。然而，这不适用于测量在羽毛球中使用的较低张力。对于羽毛球，智能手机中有几个调频应用程序可用来测量弦床频率，如安卓的carltune 、iOS的cleartune。并且测量起来很容易；只需像弹吉他一样用你的中指或无名指轻拨或轻弹弦床，最好在一个安静的房间里让它对着你智能手机的麦克风发出声响。正如这个视频里展示的。
主频的读数应该在1000-1300赫兹范围内，因为多数弦张力的正常范围在20-30磅之间，其中每1磅的张力变化会导致大约30赫兹的频率变化。显然，张力越大频率所在范围也就越高，弦就越细（如zm62，bg66um），或拍框就越小（如Jetspeed 10，zforce LL）由下面公式可得：
见文献一
我最初建立了一个针对不同弦在不同张力下的数据点线，（见此链接http://www.badmintoncentral.com/foruhellip;string-tension）。Kwun和其它的弦专家好心贡献了许多表格和数据点表，所以很快我们就可以看到粗细弦之间的差异。有趣的是，Kwun对一根zm62弦在不同张力下的测量结果和我对一根使用过数周后的ZM62弦的测量结果有一定联系。
不久之后，讨论自然转向了测量是应该在上弦后进行还是应该在使用后进行。由于弦材料本身在离开上线机器后的初始24小时内在分子水平具有不可逆延展性，有大约
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