【技术】什么是鞭打式发力?甩鞭子的物理过程
作者:乒乓网    发布于:2018-06-09 06:07:42    文字:【】【】【

甩鞭子时,能量是以孤立波的形式向前运动;当它达到鞭子的末端,孤立波不再完整,质量逐渐减少,因为能量守恒,从而速度增加,直到达到音速形成音爆,这就是“鞭梢效应”。鞭子跟手臂有三个根本区别,手臂既不能像鞭子一样运动,更没有鞭梢效应。“发力匹配”的概念,指导我们去优化身体、大臂、小臂和手发力过程。讨论了一个铁链甩鞭子的实验。


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在乒乓球界,许多人都使用“甩鞭子”来形容正手拉球的发力过程。如果这仅仅只是教练员的一种形象比喻说法,虽说不准确,倒也无关大碍。但是如果要求学员以此为据,规范自己的动作,尤其是以鞭梢效应来解释发力机制,就不正确了!

一)甩鞭过程的孤立波。

在甩鞭子的过程中(见图1),能量不是以正弦波的形式传播,而是以一个有限空间范围(集中在一个小范围内)的局域波的形式沿着鞭子向前传播的,这个局域波被称为“孤立波”(英文为Soliton),是非线性物理中的一种波动。

二)鞭梢效应。

所谓“鞭梢效应”是甩鞭子的过程里,最具有特点的事物。当鞭子里的孤立波传播时,带着相应的能量前进,但是当孤立波到达鞭子的末梢时,孤立波开始变得不再完整,质量逐渐减小,不过能量保持不变,没有减小,这样一来孤立波的速度必然不断加大,才能使能量守恒,直至速度达到、甚至超过音速,以“音爆”的方式把能量释放到空气里去。但一般情况下不会完全释放,波的剩余能量还会在鞭梢反射回来,形成一个很复杂的运动。

三)手臂和鞭子的区别。

1.鞭子是具有无穷维自由度的连续介质,其中可以允许存在孤立波,因而可以产生鞭梢效应;而手臂只具有有限维的自由度,既不可能存在孤立波,更不可能有鞭梢效应。

2.鞭子的每一个部分都是软的,没有肌肉,不可能发力;而手臂的关节处都有相应的肌肉群,所以肩、肘、腕都可以发力,这个发力机制跟甩鞭子是完全不同的。

3.手臂有关节限制,其转动不是没有限制的;而鞭子没有关节限制,可以随意弯曲。

四)关于甩鞭子打法。

既然手臂和鞭子是根本不同的,那么什么是“甩鞭子打法”呢?有一种典型定义,就是身体先加速,然后大臂加速,再然后是小臂,最后是手和球拍加速,认为这种顺序很像是甩鞭子的过程,就把它称作甩鞭子打法。

如果我们不去计较“甩鞭子打法”的名称,这样定义的打法当然是一种理论上的可能。但是我们在网上搜搜,发现实际上很少有人真正这样打球。徐旋教授提出的“发力匹配”概念,指出在发力击打的过程中,身体、大臂、小臂和手,几个部分先后加速的顺序,不是唯一的,其匹配是需要优化的。

五)甩鞭子的实例。

让我们来看一个网上流传的甩鞭子视频的截图(图2)。表演者先向右甩动铁链的鞭头部,然后再向左甩动。我们可以清楚地看到,他发出去的能量,以一个半圆形的“波”的形式向鞭子的尾端传播,并且在尾端发出了一个很响的声音,这就是一个甩鞭过程和所谓“鞭梢效应”。

这个实验中所使用的铁链,实际上是有限维度的,但我们可以将它看作无穷维。所谓“无穷”,在数学中是指一个极限过程;在物理中,则是指比某一个特定数大很多。在这个甩铁链鞭子的实验里,从物理上分析,无穷应该是指“总链长比一个孤立波的波长要大很多”。

(注:视频里的甩链子实验,跟理想状态不同,它是在地面上摩擦的,能量是在随时消耗。但是很巧妙,链子是逐渐变细的,单位长度的质量逐渐减少。所以能量虽然因为摩擦而在不断消耗,但孤立波的大小却能保持不变。)

徐旋点评

这篇文章很好,从理论上说明鞭打发力的错误。模仿鞭子发力,动量传递的球友,肯定是被误导了。描述鞭打发力的核心是逐级发力,速度叠加,力的叠加。和动量传递没有毛关系。最可笑的是,大臂突然停止,动量传到小臂上。大臂停止,需要对大臂做负功,消耗完大臂动能(量),大臂才能停止,哪来的传递?

当一个错误的理论占据指导地位,要想拨乱反正,只有从理论上击倒错误的理论,,而不是业余的听专业的,球差的听球好的。也不是楼主脑子进水了,想卖弄什么理论知识。不懂的请看开头的结论就可以了,相信的话就不要学什么大臂突然停止动量传到小臂上,这就是理论文章的目的。学会鞭打发力,关键是学会用腰,大臂,小臂,手腕,手指。会用了,多练,自然有“鞭打”的感觉。不要去研究什么停止,传递。教大学物理的功底在那里,这个毋庸置疑,请不要自己不懂就乱下结论。这种鞭打发力的错误理论在羽毛球等各项运动中都有,甚至还在印刷在书本上。。。。。。