Assessment of physical properties of tennis strings

Abstract

Aufgrund des technischen Fortschritts und infolge wirtschaftlicher Aspekte bei der Herstellung sind synthetische Materialien aus dem Tennissport nicht mehr wegzudenken. Vor allem die niedrigen Produktionskosten machen Tennissaiten aus Kunststoff zu einer attraktiven Alternative zu Naturdarm, in erster Linie für Spieler aus dem Hobbybereich. Viele professionelle Tennisspieler bevorzugen wegen der positiven Eigenschaften wie Elastizität, Spannungsstabilität und Spielgefühl weiterhin Naturdarm. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Messsystem entwickelt, um die physikalischen Eigenschaften von Tennissaiten unter Laborbedingungen zu untersuchen. Im Zusammenarbeit mit ISOSPORT Verbundbauteile GmbH, Eisenstadt, wurden verschiedene Saitentypen (Darm- und Kunststoffsaiten) hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, wie Schwingungen oder dynamische Steifigkeit, analysiert. Die Ergebnisse wurden mit subjektiven Spielerfahrungen verglichen und es wurde versucht, daraus einen Zusammenhang zwischen Messwerten und Spieleigenschaften abzuleiten. Um die Messungen durchzuführen wurde ein bereits bestehender Testplatz in der Produktionsabteilung von ISOSPORT um zusätzliche Sensoren erweitert. Weiters wurde eine eigene Software entwickelt, um die Messdaten auf einfache Weise zu erfassen und zu analysieren.

Technical advances in material science and economic aspects in product design have made synthetic materials common in modern tennis rackets. Their lower cost and increased availability compared to traditional gut strings make them an attractive choice for tennis equipment producers. In contrast, many professional tennis athletes prefer rackets stringed with traditional material, citing beneficial properties like elasticity, strength and long-term stability over modern synthetic fibres. This thesis aims to provide a measurement system for the assessment of physical properties of tennis strings under laboratory conditions. In cooperation with the ISOSPORT Verbundbauteile GmbH, Eisenstadt, various string types (gut strings and plastics strings) were analysed in regard to their physical characteristics, such as frequencies, decay behaviour and dynamic stiffness. The resulting measurements were cross-referenced with playing experience provided by test players and correlations were established between the physical properties of strings and their playing characteristics. To obtain these measurements, an existing test bench at the production department of ISOSPORT, dubbed the "pendulum", was expanded with additional sensors and software has been written to acquire and evaluate the sensors' input.