控制旋转的力学原理——论弧圈球与快攻α于勇林秀岩体育教研部摘要分析了乒乓球运动中的弧圈球与快攻球在击球、球接触台面、球接触球拍时的受力与运动,探讨了旋转与速度之间控制与反控制的关系,提出了以速度对抗旋转的方法.关键词乒乓球弧圈球快攻力学分析分类号G8460引言弧圈[1]与快攻是乒乓球运动中的两种典型技术,它们一直是相互制约、相互控制的,正是这样一种竟争的对立,促进了乒乓球技术的发展.就两种技术的实质来说,它们体现的是旋转与速度的对抗,所以,从理论上进行一些必要的探讨和分析,将有益于这两种技术的合理应用.本文从弧圈球的力学性能、快攻对付弧圈的技术原理等方面进行初步探讨.1球的受力与运动分析1.1击球力为便于分析,假设球在第一次被击打时是从静止状态开始的.为使球能越过一定高度的球网而落在对方台面上,通常,球受到的合力f的方向应与台面成一定的角度,设为Α.此时球将受到3个力的作用:球拍海绵或胶粒与球接触后,在恢复变形时产生的弹力f1,拍面与球之间的摩擦力f2,以及海绵或胶粒弹性变形结束后的球拍底板作用力f3.见图1.图1乒乓球的受力若f2较小,则Α较小,作用在球上的转矩较小,球的旋转性差,前进速度快,即为快攻球;当增大f2,使Α角增大,转矩增大,则球的旋转性强、前进速度仍很快,即为前冲弧圈球;若改变力的作用点于A,合力方向指向斜上方,且球的旋转性及球速仍较高,即为高吊弧圈球.1.2球在空气中的运动影响球在空气中运动的因素是较多的,这里只讨论气流对飞行路线的影响.当球心不在击球力的作用线上时,击球力将使球旋转.球的旋转是围绕一根无形的转轴、以角速度Ξ的转动,若转轴与球台台面平行,则是上旋球或下旋球;若转轴与球台台面垂直,则是侧旋球;若转轴与台面既不平行又不垂直,则是侧上旋或侧下旋球.球在空气中的运动轨迹与Ξ的大小以及旋转方向有关.以上旋球为例,设过球心与第21卷第1期1997年3月东北重型机械学院学报JournalofNortheastHeavyMachineryInstituteVol.21No.1Mar.1997α1996年6月19日收到转轴垂直的平面为M,该平面与球面的交线的顶端与底端分别为点A,B,见图2.当力的作用点位于球面的上半部时(上旋球),Ξ方向如图2所示.A,B两点的线速度为vA=vB=Ξr(r为球半径),方向见图2.设球速为v,根据相对运动原理,将这一运动视为球速为零、角速为Ξ(原转向)、球受到与其运动方向相反的风速为v的运动.这样,A点处的空气流度为v-vA,B点处的为v+vB.这样,由于球的旋转造成了球的顶部与底部空气流速的不同,出现了两个部位间的压力差∃f,∃f使球的运动轨迹下移,呈弧圈形.旋转越强烈,轨迹改变越大.若为侧旋球,∃f使球的轨迹侧弯.图2旋转球顶部与底部的空气流速1.3球与台面接触时的受力球触台时受台面给的摩擦力.摩擦力的大小主要与球的惯性力和球与台面间的摩擦系数有关,而与Ξ值的关系不大(除非Ξ非常大).摩擦力的方向与球的正反力方向垂直、与球相对台面的速度方向相反.球触台之后弹起,其反射角大于入射角.见图3.根据碰撞理论,球在触台前、后的入射角Α与反射角Β之间的关系为tanΒ=(1�k)tanΑ式中,k为恢复系数,小于1(可由实验测定).可见,总有Β>Α,即球在触台后弹起的运动路线总要低图3球触台后的运动轨迹于来球的路线;而对于弧圈球来说,由于触台后仍然强烈旋转,所以触台后弹起的运动路线还要加上∃f对球的作用,即继续下弯或侧弯.1.4球与球拍接触时的受力设球拍静止,分析来球撞击拍面的运动.球与拍面接触时,使拍面海绵或胶粒变形而吸收球的动能,在弹性体恢复变形时使球受弹力.弹力的方向与来球方向有关:当来球不是垂直撞击拍面时,与球接触的胶粒或海绵的压力分布将不同于垂直撞击拍面时的压力分布,所以,球受到的弹力(各受压胶粒或海绵小单位的合力)的方向将随来球方向而改变.旋转的球与拍面接时同样受到摩擦力,对于摩擦力的大小与方向的分析与上述球触台面时相同,只是由于海绵或胶粒的摩擦系数远大于台面与球之间的,所以,球离开拍面后的运动,包括前冲与侧旋,将比与台面接触后的运动要强烈得多.2快攻与弧圈的对抗亚洲的快攻打法与欧洲的弧圈打法是当今世界乒坛的两大主流,弧圈曾制约过快攻球,那么探讨怎样以快攻球制约弧圈球,则是有意义的.实现将弧圈球的来球以...
