如何正確的認識桌球擊球力、合理的將理論應用在實踐打球中?

桌球運動中，什麼是擊球力？這是聽起來很熟悉、很簡單，卻很少有詳細解釋，更沒有嚴格定義的一種力。

人人皆知的客觀事實是：每一板合法擊球都能使桌球獲得全新的速度和旋轉（包括大小與方向），反向飛回對方球檯。這顯然是因為桌球受到了來自球拍的擊球力。

但對此事實的理論解釋則是見智見仁、各執一詞。

下面幾個爭議焦點問題都反映了這種不確定性的方方面面。

1 每一板擊球力的來源是擊球者一方，還是運動的雙方？

2 擊球力是一個力還是兩個力？或更多？

3 擊球力是分布力還是集中力？

4 擊球力是瞬時力還是平均力？

5 擊球力是外力還是內力？

6 擊球力是撞擊力還是摩擦力？

7 球/拍作用時間越短擊球力越大，還是作用時間越長擊球力越大？

1 每一板擊球力的來源是擊球者一方，還是運動的雙方？

擊球力的含義通常有兩種。一種是把擊球力主要看做擊球者的揮拍速度和加速所產生，另一種則強調球/拍雙方的運動狀態，比如對面飛過來的球和迎面揮動的球拍之間的相對運動速度、角度、接觸時間等等。換言之，第一種擊球力往往被理解為球受到的力完全來自擊球者一個人發力對球的擊打、碰撞的結果。這可能會導致忽略考慮來球運動狀態的影響。畢竟比賽時沒有任何人會擊打一個靜止在空中的桌球，凡是來球都是帶有一定的能量、動量、速度、旋轉等等並肯定會影響擊球力。

另一種觀點則認為球受到的力是雙方運動員發力產生的結果，因為來球的速度和旋轉就代表著對方運動員施加在球上的力產生的結果。有些民間科學家把這個力叫做「歷史力」。物理教科書把這個叫做運動球的慣性而不把它看做一個力。應該說，除發球外，把每板擊球看成是雙方球員先後發力產生的共同結果，似乎這更接近客觀事實。

2 擊球力是一個力還是兩個力（撞擊力和摩擦力）？

從過程看，它是無數個力。從結果看，它可以歸結為一個力。

從擊球時間順序先後看，必然有有來球觸拍、壓縮套膠、臨界轉折、套膠恢復反彈、脫拍幾個階段。從球/拍相對運動形態看，顯然有撞擊、轉動、滾動、滑動甚至邊滾邊滑、邊轉邊滑等等。從受力形式看有方向、大小各不相同且時時變化的彈力、滑動摩擦力、靜摩擦力、滾動摩擦力等等。說它是多個力顯然有充分的根據。這些力都可以歸為兩大類：彈力和摩擦力。但是，從擊球結果看，脫拍飛出的桌球只有一個方向、一個初速、一個轉速、一根轉軸，說成它只受到一個合力也順理成章，前述各種力看成這個合力的分力，也可以自圓其說。

3 擊球力是分布力還是集中力？

從擊球時球/拍相互之間的接觸範圍來看，顯然是一種分布力。作用力範圍是一個淺淺的動態近似球面凹坑，從這個球面出發可以劃分出無數根不同方向和不同長短的力線。從出球脫拍的方向角度、速度、旋轉來看，可以抽象成一個集中點力。另外，球脫拍最後一瞬間與球拍的接觸處應該是一個很小的點。可用一根力線代表前述所有力線的合成力……合力。是否可以這樣說：擊球力本質上是一種分布力（動態面力），作用在同一個剛體球上，其效果可合理等同為一個集中力（點力）。

4 擊球力是恆力還是變力？是瞬時力還是平均力？

恆力用四則運算，相對簡單；變力涉及微積分方程，十分複雜。

球/拍碰撞時間極短（假設為1毫秒），用質點碰撞的動量定理I=FΔt=mΔv計算擊球力，算出來的當然是球在整個觸拍期間（1毫秒內）的平均受力。要問球在觸拍1毫秒期間各個時刻受力都是相同的嗎？當然不是。觸拍和脫拍瞬間，球受力是最小的，當球陷入膠皮最深點，法向速度為零時，球受法向彈力和切向靜摩擦力矩都是最大的。定性分析告訴我們，球受到的彈力與摩擦力在擊球過程中都經歷了一個零到增大，到最大，再到減小，到零的變化。但這些瞬時力目前並沒有看到實際測量或理論公式計算出來，給出公認的令人信服的定量數據。看來，擊球力的確是一個變力（內力本身就是變力，何況還存在可變的外力作用），但無法精確計算，目前只能用差商代替微商，粗略計算出平均碰撞力（衝力）。

5 擊球力是外力還是內力？

都對，看你把什麼當做研究對象。研究者一般都把研究對象劃成系統，系統周圍的空間和物體都統稱為環境。比如把桌球看成系統，則擊球力顯然是外力，因其來源於環境（球拍）。如果（像碰撞現象用動量守恆定律那樣處理）把球/拍雙方都劃成系統，則擊球力就屬於系統內部的作用力（如果有外力，動量就不守恆了）。當然，此時持拍手對球拍的作用力仍屬外力，忽略不計。

6 關於擊球力的另一個爭議是，它到底是撞擊力還是摩擦力？

碰撞現象是一類常見但又十分複雜力學現象。球/拍碰撞的特點是動量近似守恆，形變不完全恢復，機械能有較大損失（發熱、發聲、發光、形變），常用恢復係數e來近似概括這種損失。運動生物力學中也把這種碰撞稱為器械對器械的衝擊動作。

人們一般把桌球運動中的球/拍之間的相互作用看成是非完全彈性碰撞。大致歸類於：雙方較高速相對運動、質量相差懸殊（約1%）、自帶固有旋轉的剛性薄殼（或彈性）球體對平面彈性體（非光滑）的二維或三維偏心斜碰撞。

碰撞（衝擊）現象的特點是作用時間極短，速度變化較大，加速度巨大，作用力（碰撞力或衝擊力）極大。一般外力都可以忽略而不至於影響結果的準確性，碰撞是把球與拍整個接觸過程看成幾乎沒有切向相對移動的「原位反彈」。這種作用力是球/拍兩者之間發生的一對力，對球拍是撞拍力，對球是擊球力。它們大小相同方向相反、同生同息。

理想的完全彈性碰撞只存在於假設之中。實際上桌球擊球是一個有大量能量損失的非完全彈性碰撞過程。其中膠皮的壓縮變形和恢復反彈，能量的轉換、儲存、釋放、損耗，球/拍相對的轉動、滑動、靜止、滾動行為都是不難想像的，形形色色摩擦力的存在都是不言而喻的。

個人理解，桌球擊球時絕對的摩擦是不存在的。一是因為純粹的切向摩擦力在圓球體和膠皮表平面接觸只是一個幾何點（切點），此時沒有形變，正壓力等於零，根本不足以提供能使球體轉動的有效切向摩擦力和力矩。二是因為摩擦力需要一定的法向正壓力來維持，這必然導致球陷入膠皮形成凹坑從而產生反彈力，即碰撞力。另一方面，絕對通過球心的撞擊力也基本上不存在。所以說，每一板擊球力都同時包含了不同成分比例的撞擊與摩擦。兩種成分多一點少一點，此消彼長，合起來百分百。因此，把這種力叫做撞擊力或摩擦力都是有一定道理的。當然，最合適的還只能籠統叫它們擊球力。

7 近年多個實測數據證明，擊球時球/拍作用時間大約為1至2毫秒。那麼到底是作用時間越短擊球力越大，還是作用時間越長擊球力越大？

其實都有道理，因為它們分別適用於兩種假設的前提條件。前者是指球/拍碰撞時球受到的平均衝力，根據動量定理FΔt=Δp=mΔv，當公式右邊動量（速度）增量一定時，看公式左邊當然是時間越短衝力越大。後者是指球拍對球勻加速，v=v0+at，當來球速度和加速度一定時，當然是加速時間越長出球速度越大，即球受到的擊球力越大。前者假設速度（動量）增量一定，後者速度增量明顯不同。

另外，兩種說法實際上是對擊球碰撞理論模型的定位與認識的差異造成的。

碰撞論（高速擊球論）認為球/拍兩者一碰即分開，人力無法控制過程也無須控制，因為時間太短，控制也沒什麼實際作用。

處理碰撞現象時，有三大近似假設或稱三大簡化：平均力假設，無外力假設，無位移假設。

平均力假設就是把整個碰撞期間看成一種受平均衝力的勻加速運動。無外力假設是指除碰撞力外的所有其它力（如重力、空氣作用力、人力等等）都忽略不計。無位移假設是指碰撞雙方相對位置變化很小，相對位移可忽略不計，通俗點說就是球在原位反彈，不考慮球/拍之間的切向相對運動。

平心而論，三大近似假設忽略了過程細節與次要影響因素，簡化了複雜的變力關係，利用動量定理與動量矩定理得到出球速度與旋轉的定量結果。一定程度上能較好解釋擊球現象，是比較成功的理論模型。

但是，碰撞論畢竟放棄了更精細、更準確的細節研究，過程研究，不可避免的帶來誤差和其它副作用。更何況對桌球擊球現象而言，三大假設本身也有不盡合理的地方。前已述及，平均力假設顯然不符合實際情況，只能說是一種替代辦法。無外力假設一直受到諸多質疑，拉球發力加速是一條重要專業訓練原則，眾多好手（不乏頂尖高手）奉為金科玉律。比如擊球摩擦論往往把擊球看成一個有著適速觸球、吃住球、爆發力加速、最高速出球不同階段的人力可控加速過程。原位反彈假設同樣與球拍擊球的客觀事實、實戰體驗之間存在顯著衝突，特別是拉弧圈球過程，球在球拍上滾動一定距離幾乎是板上釘釘的事實。

一定要將千變萬化、紛繁複雜、難度極高的桌球專業擊球技術看成是簡單直白的一撞了之，確實很難令所有人口服心服。恐怕這也是部分桌球人士對理論敬而遠之甚至不以為然的重要原因之一。

綜上所述，球拍擊球是一個非常複雜的高速過程。

事實只有一個，理論解釋卻是五花八門。其重要原因就是擊球過程太快了，尺度太細微了，太不方便觀察了，太複雜了。每種理論解釋都有一定道理，也都未必能反映全部規律和本質。只能說各有千秋，取長補短，求同存異，長期共存。

補充內容：究其實質，球拍擊球力可能不僅僅是面力而屬於分布力裡面的體力範疇，和重力相似。

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