沒有摩擦力,就沒有網球這項運動

2021-01-21 騰訊網

網球這項運動作為客觀的物理現象,從物理的角度看待網球或許會別有一番風味。

今天,我們就從摩擦力的角度分析一下網球,分析一下網球裡哪幾個現象是摩擦力導致的。

球鞋和地面—力從地起

網球鞋除了在鞋子的左右側面對腳掌有很好的包裹以防止崴腳以外,在鞋底,還有人字形花紋或者別的花紋以增加球鞋和地面的摩擦力。

摩擦力是阻礙相對運動趨勢的,不是阻礙運動的,所以有時候摩擦力也會是動力。

當鞋子和地面的摩擦力增大以後,不僅可以讓我們快速啟動,增加蹬地發力摩擦,無疑提高了我們步伐的效率。

而且,鞋子和地面之間摩擦力在我們引拍揮拍擊球時可以協助我們轉體。

如果我們直上直下,那麼即使在光滑的冰面上,也可以順利地站起來,因為不需要側向的摩擦力。

屈膝蹬地不僅僅會使重心上升,還是轉髖轉體的動力。屈膝蹬地時,雖然兩腳未動,但外側腿小腿大腿是往前運動的,內側腿小腿大腿是往後運動的,一前一後,便對髖部產生的轉矩,使得髖部可以轉動。

腳掌未動,小腿大腿之所以可以往前,就是因為地面和腳掌之間有摩擦力,摩擦力阻礙了腳掌的移動,從而可以使小腿大腿順利的運動,所謂力從地起,便是如此。

手膠和手掌—防止拍柄轉動

手膠由橡膠製成,加上顏料,便有了五顏六色的手膠。

手膠作為一次性用品,有兩個作用,一個是改善手感,握著柔軟的手膠和握著僵硬的內柄皮完全是兩種感覺。

另一個作用便是增大手掌和拍柄之間的摩擦力。實際擊球時,不可能每一拍都打在球拍的中軸線上,而只要不打在中軸線上,網球便會對球拍產生一個轉矩,距離中軸線越遠,球速越快,這個轉矩就越大。

產生的轉矩會讓球拍圍繞著中心軸轉動,導致拍面不穩定,拍面都不穩定,擊球怎麼會穩定?

有時候打球汗水不小心流在手膠上,這時候打球會覺得拍柄特別容易轉動,擊球效果下降非常明顯,這就是因為汗水降低了手掌和手膠之間的摩擦力,降低後的摩擦力對球拍軸心產生的力矩比網球偏離中心軸產生的力矩小,便會發生拍柄轉動。

試想一下,如果拍柄和手掌之間是零摩擦力,還會有網球這項運動嗎?

網球和線床—旋轉的來源

線床和網球碰撞瞬間,不僅會產生彈力,還會產生摩擦力,而摩擦力便是上旋、側旋、下旋的來源。

網球表面漂亮的球毛會增大網球和線床之間的摩擦力,這也是為何新球打的爽的原因,不僅僅是因為新球氣壓足彈跳好,顏色鮮豔方便盯球,還是因為新球表面的球毛多,使得新球與線床之間的摩擦力比較大,施加上旋容易,所以打的爽。

網球和地面—上旋球二次加速以及下旋球的白鯨

強烈的上旋球彈地後會往前竄,也就是二次加速,原因就是摩擦力在作怪。

有著強上旋的網球,網球底部除了有和網球飛行速度一樣的向前的運動,還有因為上旋導致的向後的運動。

如果上旋足夠強烈,那麼向後運動的速度便會超過向前運動的速度,即網球下部整體的運動是向後的,在和地面碰撞瞬間,便會受到地面向前的力,這種向前的力便會讓網球的水平速度增加,也就是二次加速現象。

下旋球正好相反,網球底部除了有著和網球飛行速度一樣的向前運動,還有著因為下旋導致的向前的運動,強強聯手,使得網球底部向前的運動速度更快。

毫無疑問,網球底部受到向後的摩擦力。

網球底部向前的速度越快,與地面的碰撞時間便越長。速度快到一定程度,時間便長到了足以使得向後的摩擦力不僅磨掉網球向前的飛行速度,還可以產生向後的飛行速度,也就是網球落地後的倒飛,又稱白鯨。(來源:網球之家 作者:網球小菜鳥)

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