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(92)深入认识下旋球——在撞击练习中加入摩擦的原理

 勇敢的芯2 2022-08-06 发布于湖南

撞击下旋球虽然能够将下旋球成功回击到对方球台上,但是由于回球旋转较弱,弧线较为平直,容错率较低,显然这种回球对对手的威胁是不大的。在(8)乒乓球的能量分析一文中,我们知道又快又转的乒乓球所包含的能量是最大的,也是最难处理的,所以我们要在单纯的撞击下旋球的基础上,加入一定的摩擦,让球具有一定的旋转,在提高球的能量的同时,让弧线变得下扎,提高容错率的同时,加强球的威胁性。

我们能够有效摩擦乒乓球的物质基础是我们的球拍结构。我们的球拍由底板和胶皮构成,而胶皮又由胶面和海绵构成。胶皮的胶面为什么要制作成颗粒朝下,中间有空隙的形状呢?显然是为了容易产生形变。海绵相比胶面,硬度更高,弹性更大,而底板的硬度和弹性又高于海绵。这样我们的球拍可以看作一个触球后由软到硬的弹性系统。这个系统保证了我们能以很高的效率去摩擦球。

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胶面,海绵,底板构成了一个由软到硬的高效摩擦系统

我们能够有效摩擦乒乓球的物理原理仍然是牛顿力学。摩擦力分为静摩擦力和滚动摩擦力,由于反胶的胶面十分粗糙,在乒乓球接触胶面的一瞬间,乒乓球立即停止了转动,所以乒乓球和胶皮之间的摩擦力为静摩擦力。静摩擦力由两个因素决定,分别是接触面的粗糙程度和压力大小。 

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在这两个因素中,接触面的粗糙程度我们无法改变,因为乒乓球的材质和胶皮的材质是确定的。新胶皮的粗糙程度显然比旧的、较为光滑的要高,新的乒乓球显然比旧的要粗糙。小袁身边有个手感非常细腻的高手,对乒乓球的新旧程度十分敏感,小袁认为还可以打的,他就认为过于旧了,摩擦的感觉不扎实,一定要换成他自己带的新球。一般来说,水平越高的选手,对于球和胶皮的要求越高,比如国家队的,几天就要更换胶皮,不然出球的旋转和弧线达不到他们的要求。但是对于小袁来说,他们淘汰下来的胶皮对于业余选手仍然是够用的,甚至是非常好的。

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借用蝴蝶公司的图片看胶皮表面的粗糙结构

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专业选手对胶皮的摩擦系数要求非常严格,经常更换

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小袁作为菜鸟,胶皮已经打成上图这样了,仍然感觉摩擦力很大,十分够用

第二个因素就比较关键了,那就是正压力的大小。在球接触拍子的瞬间,球阻碍了球拍的原有运动,球拍也阻止了球的原有运动。两者均产生了一定的形变,从而相互产生了作用力,这个作用力在垂直接触面上的分力就是正压力。

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形变是正压力的来源

虽然影响静摩擦力的因素只有两个,但实际上还有一个,就是两者在摩擦方向上的相对运动。如果相对运动的速度过低,那么即使表面粗糙,正压力大,那么摩擦力也达不到最大静摩擦力。也就是说,最大静摩擦力只是一个理论值,只有相对运动速度高到一定程度的时候,摩擦力才能提高到最大静摩擦力,如果没有那么高的速度,那么实际摩擦力会低于这个数值。

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短跑运动员的速度充分利用了地面的最大静摩擦力,所以需要使用专用的钉鞋来增加这个力的上限

上面这段话可能不好理解。比如一个人坐在三轮车上,三轮车缓慢加速,那么人受到的静摩擦力无法达到静摩擦力的最大值。而当一个人坐在一辆静止的汽车上(没有靠背),汽车从静止突然加速,那么人就会达到和汽车的最大静摩擦力,如果汽车加速过快,超过了人的最大静摩擦力极限,那么人就会向后滚下汽车。

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汽车在出现事故的时候,出现剧烈的横向加速,超过了人的最大静摩擦力,所以人会飞出去

通过上面的讨论,现在我们可以梳理出摩擦球的三个要素:

1.表面材质粗糙

2.有足够的正压力

3.在摩擦方向有足够的速度

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球拍的运动可以分解为垂直于拍面的撞击和水平于拍面的摩擦

针对某一个确定的来球,我们的发力是有一个上限的,也就是说人不可能无限提高发力的程度。人发出的力量,我们假设能够全部转化为球拍的速度,那么针对某个确定的球拍,这个速度也有一个最大值。

而这个速度可以分解为垂直于拍面的速度分量V1与平行于拍面的速度分量V2。显然V1大了,V2肯定会小,V2大了,V1肯定会小,这是一个此消彼长的关系。当V1增大的时候,触球时的静摩擦力上限就会增大,但是球拍和球的相对运动速度会变小,摩擦力有可能无法达到最大静摩擦力。V2增大的时候,摩擦力更有可能达到最大静摩擦力,但是最大静摩擦力的上限会减小。也就是说,撞击多了摩擦会不足,摩擦多了速度太慢,摩擦的效率也低。

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既要马儿跑,又不让马儿吃草是不可能的,撞击多了摩擦必然少,摩擦多了撞击必然少

用通俗的话说,我们的球拍触球会出现以下5种情况:

1.纯撞击。

这时候球的速度最快,但是旋转为0

2.以撞击为主,略带摩擦

这时候球的速度很快,有一定旋转,但旋转没达到最大值。

3.撞击和摩擦的比例刚刚好。

这时候球的速度稍慢(但仍然很快),旋转正好也达到了最大值,球的能量达到最高峰。

4.撞击偏少,摩擦过多

这时候球的速度很慢,摩擦的时候虽然充分,但因为正压力小,所以球并没有达到最转(但还是比较转)。

5.纯摩擦

因为没有撞击,所以不但没有速度,而且摩擦也不充分,球既不走,又不转。

显然第一种和第五种情况均是只存在于理论中的,实际中会出现的是234种情况。我们可以用一个曲线图来表现撞击和摩擦的不同比例对球能量的影响。

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撞击和摩擦的比例到底多少是刚刚好呢?这个我们无法进行精确的测算,但是我们可以通过看专业运动员的拉球来得出结论,球的速度超过70km/h,同时转速在每秒120转左右,这是2018年深圳举办的中国公开赛的采集数据。这种球也被称为前冲(暴冲)弧圈球。这也是我们练习的最终目的,针对合适的来球,“暴”一板,拉穿对手的防御。这显然需要我们长期大量的练习去找到那个精确的比例。

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讲到这里,我们就可以按照理论去练习了。在撞击下旋球的过程中,加入一定的摩擦,就会让球又快又转。而上旋球由于会主动来撞击球板,所以我们摩擦的比例会更多一些。相对来说,拉下旋球更困难一些,关键在于撞击的比例,相比上旋球要更多,而且撞击的部位在球的中下部,需要专门的训练才能做到。这也是小袁一直以来强调撞击下旋球练习的原因。大多数球友缺乏撞击的意识,一味的去蹭,去摩擦,这样是拉不好下旋的。

小袁实战冲下旋(对方长胶)

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