乒乓球旋轉的合成

乒乓球旋轉的合成(矢量加法)

我們知道,兩個共點的力可以用

當我們使用反膠球拍摩擦回接一個旋轉來球時,可看成對來球施加了一個產生新的旋轉ω2的外力。根據牛一定律,來球的旋轉運動狀態(即旋轉方向和轉速)都可能會發生變化,這個新產生的的旋轉狀態假設為ω3,即出球的旋轉狀態。因為每一個三維旋轉都可用一個空間向量(帶三維方向的線段箭頭)來表示,所以旋轉的合成是否也可以採用平行四邊形法(或三角形法)來合成,得到一個合旋轉呢?筆者認為至少在定性的精度上看起來是可行的。

乒乓界一直都知道以轉制轉的回接轉球有三種方法,即順接(加轉)、逆接(減轉甚至反轉)、斜接(借轉)。其實它們都可以用

比如對方拉過來一個弧圈球(上旋),從我方觀察就可用一個指向右方的2釐米箭頭來代表。如果我方採用順接,即削一板,這能使來球產生下旋,也可用一個指向右方的1釐米箭頭來代表。矢量加法就是讓兩個箭頭首尾相接,變成了一個還是指向右方的紅色箭頭但變得更長了(3釐米,圖1左),也就是更轉了。這與我們的打球經驗是完全吻合的:拉過去的球被削回來會變得非常轉,弄不好就會下網。

乒乓球旋轉的合成

(注意,來球的上下旋是從對方視角觀察,接球和出球上下旋是從我方視角觀察。)

比如對搓,對方搓過來一個下旋球,從我方觀察就可用一個指向左方的2釐米箭頭來代表。如果我方採用逆接,即搓回去,這能使來球產生下旋,則可用一個指向右方的4釐米箭頭來代表。矢量加法就是讓兩個箭頭首尾相接但方向相反,變成了一個指向右方的2釐米紅色箭頭(圖1右),也就是抵消了來球的旋轉且反轉了。這與我們的打球經驗也是吻合的:直接對對方發過來的下旋球起板容易失誤,而對搓的球往往會越搓越不轉,可以適時起板,把握更大。

乒乓球旋轉的合成

即借用來球原來的部分旋轉。比如圖2(截圖來自網絡,CHN王開乒乓)這個發球,看擊球拍形和摩擦方向明明發的是右逆下旋球。可是出球卻出乎意料之外,落台後大幅度向右側彈跳,明顯是一個含有較多順旋成分的右順下旋球。其原因就是因為發球時從高處落下來的球是一個較強的純順旋球,加上擊球時的右逆下旋,兩者合成。前者較強的順旋(80%)抵消了後者較弱的逆旋(30%)還綽綽有餘,使得最終的出球成為右順下旋球。

乒乓球旋轉的合成

用平行四邊形法參見圖3。球的初始強順旋用一個向前的4釐米箭頭代表,發球擊球的右逆下旋用一個指向右後上方的2釐米箭頭代表,兩者都從球心出發,可形成一個平行四邊形,其合矢量對角線指向右前上方,這個代表出球的合成旋轉顯然是一個右順下旋球。這與圖3發出的旋轉球飛行、彈跳弧線性質剛好可以對得上號。説明矢量加法用於旋轉合成是有一定參考意義的,值得進一步探討、發掘。

因為幾乎每一板球都或多或少地帶有旋轉,那麼旋轉的合成便可以認為是具有極其廣泛代表意義的理論研究方法。來球是對方製造的旋轉ω1,揮拍擊球是我方(假設打在靜止球上)製造的旋轉ω2,出球是雙方旋轉的合成結果ω3。也就是説,如果每一板球都意味着一次旋轉的合成,其研究意義的重要性是顯而易見的。

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