怎么测乒乓球转速?

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我可能更接近题主所说的“业余爱好者”,高中和大学都是学校队主力和主力选手。 这个问题也是困扰我多年的问题(虽然平时打得多,但很少思考),最近看《乒乓》这部电影(真的是神作!)有了些感悟,写出来和大家一起分享。 我个人觉得旋转速度这个概念其实很模糊,很难用具体的数值表示,我们经常在“感觉上”说一个球很转;但其实真正决定旋转的是球在空气中受到的阻力、球的材质、球的形状这些物理因素。 而转速则是在击打时由于肌肉收缩导致的上旋或者下旋力矩,从力学角度来讲它是一个动态的过程。 所以我觉得讨论这个问题应该从旋转和转速的区别说起。 首先,我想明确一点,上旋和下旋是两种不同的旋转发球。其中上旋又可分为高吊、超高吊;下旋可分为平抽、砍球。

上旋的特点在于,当球从上向下运动时,它在经过的路径中会受到空气阻力的作用(可以理解为在水平方向上受到的力会转化为动能,使得球上下运动的速度不同),所以上旋球都会带有向前运动的趋势。 因为阻力存在且大小不同,上旋的程度就会存在差异,同时带前的幅度也会有区别(如果只考虑空气阻力这种简单的情况,上旋的程度跟球速的平方成正比,而带前幅度则是球速的四次方成正比,可见在高球中,球速越快上旋程度越轻,反之则越剧烈)。

而下旋球则没有这些“多余”的运动。它是完全依靠击球瞬间的扭力使球发生旋转。 从力量的传导过程来说,上旋是通过手指—手腕—手臂肌肉群发力,最后形成的旋转力矩使球产生自转;而下旋则是通过腿部发力和蹬伸传递到腰部,再通过转腰、收胸以及肩臂肌肉群的配合完成挥拍动作,最后形成的力矩使球产生公转。 因此从这个角度来说,无论上旋还是下旋都是从脚下发力,并通过躯干的扭转传递到手臂,最后形成对球的控制(这里只探讨了正常的发球,不包括挑打等特殊情况)。

不过,通常人们说的旋转多是上旋或下旋,这是因为这两种旋转发球比较常见,而且更容易被识别和理解。 另外再来说说转速的问题。转速其实取决于你击打球的部位,如果是击打小球的最外侧,那么它的转速会比较快;但如果不是,比如你是撞击小球的中部或者是在小球下落的过程中扫击,那么它的转速就会相对慢一些。

所以总结上来说,旋转是靠身体来发出的(通过脚部发力、躯干转动带动手臂),而转速则是由你的击球位置决定的(也可以理解为是击球力度决定的,因为这里的击球位置指的是力量传导过程中的中间状态,而不是指最外侧用力点)。

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乒乓球在台面上飞行时,不仅沿着水平向前方向做平动,同时还围绕自身轴线在高速地旋转。如果用一台能够分辨出高速运动物体轨迹的超高速摄影机将乒乓球在空中的飞行轨迹拍摄下来,在用计算机视频分析系统将拍摄的动态图像分析处理一下,就可以很准确地计算出乒乓球在台面上飞行时的平动速度了,这是很容易办到的。但是要测量乒乓球在空中飞行时的转速就不是那么简单了,在以前的测速仪时代,准确测定一个旋转物体的转速还是一件相当不容易的事情,因此,很难测定乒乓球飞行中的转速。

高速摄像机出现之后,准确测定旋转乒乓球的转速就轻而易举了。在拍摄高速旋转乒乓球的运动时,如果将摄像机以一个恰好跟乒乓球转速同步的转速绕乒乓球运行轴旋转(这时相当于乒乓球相对摄像机静止),然后高速拍摄乒乓球的动态图像,由于乒乓球相对摄像机是静止的,这样在最终拍摄到的画面中,乒乓球将是一个静止的椭圆,其上原来不均匀的漆皮阴影可以清晰地看到,如果在乒乓球的某个区域内做一个标记,这个标记将会在拍摄的画面中清析地被分辨出来,只要精确地标记乒乓球旋转面内任意质点运动的轨迹(用标记就行),在视频分析系统精确已知每帧画面之间的时间间隔的条件下,就可以精确地计算出乒乓球在此时刻的旋转速度了。

在实际测量中不必使摄像机跟乒乓球转速同步,只要拍摄下足够多的乒乓球高速旋转的画面,也能够在这些画面中分辨出乒乓球旋转面上某个点的轨迹,然后也能够计算出乒乓球的旋转速度来,只不过这种方法比同步拍摄法要稍复杂一些。

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