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乒乓球弧圈球技术,薄摩擦与厚摩擦,看完之后你就明白了

乒乓网资讯
01-14 20:32
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最近看到有好几个帖子谈到乒乓球与球拍之间的薄摩擦、厚摩擦。其中多有专家、球友的真知灼见,也有一些观点见智见仁,引起讨论。大家畅所欲言、百家争鸣、局面可喜。

下面是个人的一孔之见,特提出来向各位专家、球友讨教。

乒乓球运动中谈到摩擦,一般多指打球时拍与球之间在接触期间的相对运动方式与性质。通俗说可以粗略认为是球在球拍胶皮上“摩擦”的全过程(当然也可以说是球拍胶皮在球表面的“摩擦”,运动是相对的。甚至也可以说是球与拍斜碰撞或撞摩的全过程)。

请看图1,假设来球水平向右飞,无旋转、球拍前倾60度不变,挥拍方向45度不变,经过摩擦与撞击之后,出球方向为30度向左飞。图1中有三个球,红球、绿球、蓝球,A、B、C分别是其球心。三个球分别代表乒乓球触拍、最深、脱拍时的位置,a、b、c三点分别为它们的触拍点、最深点、脱拍点。

图1 乒乓球与球拍摩擦的全过程

显然,摩擦的全过程就是乒乓球接触球拍,其最深点从a位置到b位置,再到c位置的过程。红球左边的来球尚未碰到球拍,蓝球左边的出球已经脱离球拍,都谈不上摩擦了。

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据现有文献数据这个全过程耗时大致为毫秒级,即千分之一秒。如果打透底板,球陷入胶皮的深度极大值是2毫米左右,即胶皮海绵套胶的总厚度。(因为球比胶皮硬,假设球不变形;因为底板比球硬,假设底板也不变形)。薄摩擦的深度估计在1毫米之内。再来看看abc三角形的长度,即ab两点间的距离。假设球速与拍速都是10米每秒,相对速度为20米每秒。ab间距离的极大值为2厘米(以1毫秒计算),如果两个速度夹角较大,ab间距离会缩短。实际距离还要短很多,主要是因为摩擦过程中球速会急剧降低至零,再重新被加速,反方向飞出。这里还忽略了更复杂的情况,即球在胶皮表面的摩擦到底是滑动还是滚动,或是半滚半滑?也忽略了ab、bc线条到底是直线还是弧线?

比较清楚的是,整个摩擦过程耗时约为1毫秒,在设定的条件下,摩擦中球的最深点形成的三角形宽度小于等于2毫米,三角形长度小于2厘米。换言之,1毫秒,2*20mm的三角形区域就是摩擦行为全过程的时间和空间范围。

所以,从理论上说,薄摩擦、厚摩擦完全取决于abc三角形的形状。三角形越长、越窄,摩擦越薄;三角形越短、越宽则摩擦越厚。极限的情况是,ab线段为零,三角形最短,球被90度原路弹出,只有撞击没有摩擦;如果b点深度为零,球只在拍面滑过,也完全没有摩擦。

可惜,这个很有用的三角形是隐藏在胶皮里面被球挡住,不仅肉眼无法观察,用高速仪器测定也不是一件容易的事。即使球和胶皮海绵都是透明的,像这种电光火石之一瞬间的高速相对运动,要想靠人眼观察清楚其中细节是根本办不到的。

那么,我们根据什么来确定摩擦的厚薄呢?办法还是有的。比如可以听击球声音,脆而响亮的“啪”声音表明是撞击为主的厚摩擦,低而沉闷的“吱”声音表明是薄摩擦。

既然摩擦过程无法观察,我们还可以想办法根据观察摩擦前、摩擦后球与拍的运动性质和相互关系来区分摩擦的厚薄。

摩擦前,来球线路对拍面有一个入射角,这是一个比较通俗易行的方法。入射角越小,摩擦越薄,反之越厚。在通常情况下,这基本符合大多数情况。

但有球友提出,同样的入射角,因球速与拍速的相对大小不同也会得到不同厚薄的摩擦,这也有一定道理。其实根本的分歧是来自对入射角的定义不同。

比如对方水平来球,我方横立拍型向正上方摩擦。两个方向互相正交。有人把这个入射角定为90度。其实这个直角并不是真正的入射角。真正的入射角是乒乓球从触拍点射入胶皮海绵的方向和球拍表面的夹角。

下面我们代入数据,估算一下这个真正的入射角。用平行四边形法则,合成一个合速度,来求算真实入射角。假设来球是一个慢球,水平球速1.5米;接球者向上大力挥拍拉球,拍速15米。两者是1:10的关系。这样拉出来的球当然是一个薄摩擦,但是入射角就是表面看到的90度吗?显然不是。

假设时间点为球触拍前的最后1毫秒,请参看图2。球水平向右飞行1.5mm垂直撞向套胶表面。就在同时,球拍也向上挥动了15mm,即球沿拍面向下相对位移15mm。该角度的正切值tan =1.5/15=0.1。相应角度为5.7度!

也就是说,真正的入射角不是90度(直角a),而是区区5.7度(锐角b)。这样小入射角与薄摩擦很好地联系起来了。

图2 真实入射角与表观入射角

有人会说,球向右飞,拍面横立,入射角明明是90度直角a,怎么又不对了呢?仔细想想就会明白,角a只是用静止的眼光看问题定义的入射角,它的成立是以球拍静止不动为前提条件的。所以我冒昧地称之为“表观入射角”。打球的时候,哪有静止不动的球拍呢?本例中,球拍不仅在动,而且动静挺大,速度远远超过球速9倍!如果全面考虑球与拍两者的相对运动状态,你就不得不承认,真正的入射角就是角b。所以我称之为“真实入射角”。

“表观入射角”也可称为“静态入射角”;“真实入射角”也可称之为“动态入射角”。

我们这里的入射角可定义为球触拍前瞬间(比如1毫秒)对球拍的真实相对位移的方向与拍面的夹角。这个真实相对位移由球、拍两者的运动方向、速度、拍型角度等因素共同决定。

这个定义能够很好地把入射角大小与摩擦厚薄挂钩。这个定义很好地解释了看似相同的“表观入射角”却能由击球者的技术调节,拉出不同厚薄的旋转球。因为这在本质上击球者就是在调整真实入射角以便控制摩擦的厚薄。

显然,要判断摩擦厚薄,“表观入射角”不具有多少价值;有价值的是“真实入射角”。“真实入射角”作为判断依据,可以直接与摩擦厚薄挂钩。

“真实入射角”越小,摩擦越薄;“真实入射角”越大,摩擦越厚。几乎没有例外?!

下面,就从真实入射角概念出发,分析、估算一下几种常见实战场景。

从文献数据看,乒乓球手挥拍最高速度为18米每秒;38毫米小球最高球速为42米。现在40+大球,速度变慢,估计最高为30米左右。我们业余球友打球,球速大致为10至20米,拍速估计在10米上下。

球速与来球方向是对手决定的,击球方能临场调节的只有迎球的拍型“角度”、拍速、挥拍方向。

假设球静止不动,为了得到薄摩擦,尽量沿拍面方向挥拍,即挥拍摩擦角为零。如果向拍面垂直方向挥拍,即摩擦角为90度,此时只有撞击,没有摩擦。摩擦角太小的挥拍击球最大的困难是很难击中正确部位。如果摩擦角为90度的球拍迎球面为100,那么60度摩擦角的迎球面为87,30度摩擦角的迎球面为50,1度摩擦角的迎球面为3.5,0摩擦角的迎球面基本为零(参见图3)。

图3 挥拍摩擦角对迎球面大小的影响

最后,值得注意的是,仅仅挥拍摩擦角为零并不能保证一定是薄摩擦。上面的角度讨论都是假设球处于静止状态。实际打球时球静止的情况极少出现,只有当球完全垂直向上弹起至最高点的瞬间是静止的。还有一种情况,标准发球,抛球至最高点时球是静止的。但此时击球是犯规的,不允许的。绝大多数时间球都处于高速飞行状态,速度往往很大,比拍速大很多。下面几个图解例子都是挥拍零摩擦角,打出的球就有厚有薄。道理很简单,击球是球、拍双方的相对运动,摩擦厚薄是由双方运动状态共同决定的。

为了得到薄摩擦最好的办法之一就是下降期击球,此时球速已成强弩之末,来球方向也变成向下成分较多。此时立拍快速向上拉球,真实入射角很小,能得到薄摩擦“高吊弧圈”(参见图4)。如平拍快速向前削球底部,因球速已经较慢,也较容易得到真实入射角较小的薄摩擦强下旋球。

图4 拉下降期的高调弧圈

如果球速很快而又站位在中近台,那就等不到下降期,球水平方向直冲过来,要削球也只能横立拍高速向下砍,此时显然无法得到很小的真实入射角,只能做到半撞半摩地把球以厚摩擦形式封挡回去(参见图5)。朱世赫就常常这样砍削对方的大力攻球。

图5 砍削对方的大力攻球

可见,对方高速来球,接球方横立拍无论朝哪个方向大力摩擦,都做不到薄摩擦。原因很简单,挥拍速度受生理结构限制,不可能无限大。业余球友拍速15米应该就是极限了。假设对方15米中速水平方向来球,球友拍速达到极致也不过产生一个45度的真实入射角,显然是厚摩擦(参见图5)。

再看看球速很慢的另一种情况,发球。

假设抛球完全标准,垂直向上到达最高点后向下自由落体。假定低抛30厘米,回落到20厘米处被击球。10厘米的自由落体高度致球速很慢,只有0.447m/s。高抛如果是3米自由落体,球速就有7.8m/s。因为球速相差17.5 倍,高抛发球对选手击球的准确性要求要高得多。

如果都是下平拍摩擦球底部,前者只要挥拍速度达到5米,就能获得5度左右的真实入射角,较容易做到薄摩擦。5米拍速对后者却只能做到57.3度左右,很厚的摩擦。所以高抛发球虽然很难做到薄摩擦,却可以发出又急又转的高速撞摩球。

这个真实入射角虽然挺有用,但鉴于这个真实入射角因击球者临场调节行为复杂、时间极短,瞬间变化极大,不太容易观察得准确。笔者还建议是否可采用另一个角度来推断摩擦厚薄。

相对来说,摩擦结束,球脱拍瞬间的飞行方向比较容易观察。我们是否可以把球脱拍方向与拍面的夹角(可以叫脱拍角或出球角)作为判断依据:脱拍角越小,摩擦越薄。反之越厚。我们只观察摩擦后的结果,不仅相对容易,还可以避开前面的争议?

以上粗陋分析,当否?水平有限,引玉之砖,欢迎讨论、批评。谢谢!

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