知道關於網球的六個自由度嗎?你能玩轉幾度?

2021-02-19 中國網球

一些網球技術觀點在論述涉及重心、軌跡等問題時,因缺少力學中的參照系和坐標系等概念解讀,常常帶給網球愛好者盜夢空間般的困惑,所以我們必須要引入一個與質點和剛體密切相關的力學概念:自由度,簡單地講就是描述物體空間狀態所需要的變量的數目。

質點是用來代替物體的質量而不考慮形狀和大小的點,是一個理想的模型,實際上並不存在,只佔有位置而不佔用空間。但為便於理解我們常常將質心看作重心,重心是指將人體的重量假想的集中在一點,重心是重量的等效,質心是質量的等效,重力加速度是它們之間的差別。所以在不考慮人體的形狀和大小,並把人體質量看作集中在一點時,我們就可將人體看成 「質點」,這一前提也是我們探討網球技術碰撞理論的一個重要前提,後文將會逐步展開論述。如果我們將人體看作質點的話,其在空間運動將產生X(左右)、Y(前後)、Z(上下)三個方向的線位移,從這一角度看人體就有了3個自由度(人體運動解剖學中按照額狀軸、矢狀軸和垂直軸來劃分)。

我們看下人體作為質點在X(左右)軸上的運動,下圖是特松加的酷姿:

 

人體作為質點在Y(前後)軸上的運動,下圖是天王的迎前截擊動作: 

 

 

人體作為質點在Z(上下)軸上的運動,這也是波利泰尼反覆強調的運動基礎(網球雙反:身體脫軌是阻礙引爆點的一道橋)。

 

剛體是指在運動中和受力作用後,形狀和大小不變,絕對剛體實際上是不存在的,只是一種理想模型,從這一角度看人體可以視為是一個剛體。人體作為剛體除了X、Y、Z三個方向的線位移外,還可以產生繞X、Y、Z三個軸的轉動,也稱為角位移,因此人體作為剛體就有6個自由度。

在剛體轉動過程中,轉動慣量是衡量剛體發生轉動慣性大小的量,轉動慣量越大,轉動慣性就大,表明保持原轉動特性的能力大。人體作為剛體的自由度幾乎都是複合式的,常常是幾個自由度同時或相繼發生,下面動圖主要說明其中一個自由度,其實還伴隨著其它相關聯的自由度的發生。

 

下面我們看下人體剛體主要在X(左右)軸上的轉動。

人體剛體主要在Y(前後)軸上的轉動(也伴隨在X軸上轉動):

 

人體剛體在Z(上下)軸上的轉動,這一轉動是一個非常重要的自由度,也是很多網球愛好者經常出現問題的地方,因為這一自由度與擊球點、動力鏈、超越器械、碰撞盾(這個細節驚豔了費德勒的正手青春)等細節息息相關。

 

 

小結:人體完成高質量的網球技術幾乎都是在多個自由度相繼或同時高效合作的狀態下完成。所以我們做技術分析時,更應該從人體這六個自由度來全面分析,不能只針對一兩個自由度就妄加評議,否則可能犯機械、片面與教條的錯誤。

如果要精確的得知這背後的數據就得藉助於力學的數學建模了,這點對高水平職業球員的網球技術優化非常關鍵。但高水平經驗豐富的教練員也能通過類似中醫的「 望聞問切 」的直覺來感知球員運動技術精進的關鍵環節並制定相應有效的訓練手段。

這裡不僅是北京網球教練杏壇玫瑰露(XTRW)在教學之餘寫點隨筆的空間,更是愛智求真的網球之友喝茶讀書之餘在一起吹牛侃大山的地方,歡迎您在【留言】和【後臺】中批評、指正、撰文、交流與互動!

 (圖片素材取自網際網路,僅用於交流學習)

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