Hay tres partes en el fenómeno, dos reales y una ilusoria.

Mientras bajas el bate, su velocidad relativa a la pelota que se acerca aumenta un poco. La pelota rebota un poco más fuerte, ganando el doble de esa velocidad adicional en relación con el suelo. Repita durante varios rebotes y la diferencia podría notarse. Esta es una parte real.

El otro surge porque la pelota frena al subir y vuelve a acelerar al caer. Bajar el bate corta el bit donde se desacelera, por lo que aunque la velocidad local en un punto dado no aumente, la velocidad promedio sí aumenta.

La ilusión tiene que ver con la escala y el período del rebote. A medida que bajas el bate, el período de cada rebote se acorta, lo que aumenta la frecuencia de los rebotes. Esto se combina con la reducción de la escala para crear la ilusión de ir más rápido. (Crédito al usuario Acumulación por señalar este en otra respuesta).

Una ilusión similar ocurre cuando observas un insecto corriendo. Compare, digamos, un caballo, un gato y un insecto caminando. El gran caballo parece lento y perezoso, el diminuto insecto con una prisa loca, el gato en algún punto intermedio. Pero en realidad el caballo va más rápido y el insecto más lento.

Guy Inchbald menciona la ligera fuerza de la paleta sobre la pelota y que aumenta la velocidad relativa a la separación. Para estos últimos, hay un tema adicional de que cada vez que la pelota rebota, hace un ruido, y ese ruido se hace más frecuente a medida que se acorta la distancia, lo que aumenta la percepción de velocidad.

Además, creo que hay un tercer fenómeno: cuando una pelota rebota, su velocidad disminuye a medida que sube. Al cortar la parte alta de sus rebotes (que es cuando se mueve más lento), lo estás restringiendo solo a la parte rápida de sus rebotes, aumentando la velocidad promedio de la pelota.

Porque las pelotas de ping-pong son elásticas

Y en colisiones elásticas, la energía cinética se conserva.

Cuando se le permite a su pelota rebotar libremente, alcanza una velocidad de cero en la parte superior de su arco. En ese momento, toda su energía cinética se ha convertido en energía potencial gravitatoria. Lo contrario es cierto en el suelo, donde toda su energía gravitatoria se ha convertido en energía cinética. Para una colisión perfectamente elástica, lo que estás haciendo cuando bajas la paleta es truncar el arco de la pelota que rebota (con el correspondiente aumento en la frecuencia). En un caso ideal, en el que no agrega energía extra a la pelota, la velocidad de la pelota en cada altura no aumenta, pero la velocidad promedio de la pelota aumenta drásticamente, porque la pelota se mueve mucho más rápido en el arco libre cuando está más cerca del suelo.

Notarás que este principio funciona igual de bien a la inversa: haz rebotar una pelota de ping-pong en el suelo y luego atrápala con la paleta. A pesar de que la pelota debería rebotar en la paleta a la misma altura , parece estar rebotando mucho más lento porque ahora pasa todo el tiempo en la parte más lenta del arco. Sin embargo, esta aplicación inversa demuestra algunos de los límites de esta lógica: en la práctica, la resistencia del aire a una pelota de ping-pong que se mueve lentamente significa que probablemente verá una disminución notable en la altura en cada rebote.