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    【物理学证明】底板的二三事

    黄宗泽 已有 1249 次阅读   2012-12-19 16:00
    关于底板的底劲,已经有很多很多论证和很多很多口水,虽然很多观点相似却无法统一意见,造成选板时候视听的混淆,最终伤害的是球友的钱包,今天我写下这一篇帖子,尽量让所有人(不管是初中、(小学就算了,没学过物理),还是博士;青年,还是老年),都能有个理性的认识。

    1,底劲究竟是什么,它提供给我们一些什么?
    大多数时候我们对它有一个感性的认识,知道棉花软塌塌的,显然没有底劲,瓷砖硬邦邦的,也没有底劲,其实大家都只看到了表面的原因——底板,而没有仔细思考本质——能量。
    底板的底劲究竟是什么,就是它能够换取的出球最大总能量之和(动能+角动能),而这个回馈给球体的能量大小,与软硬没有直接的关系。 

    2,底板触球-形变过程究竟受什么力的主导?
    大多数球友认为是手臂,这是主观感受,大错特错!真正的主导这个过程的,是来球的冲击力,更进一步的说是相对运动下的冲量,为什么?打个冲撞类的比方,汽车撞墙,车头的撞烂程度不是取决于汽车的马力大小,而是汽车相对于墙壁的速度。
    看到这里,或许已经有一部分球友顿悟:难怪我卧推100kg,打球爆不过一个小学生呢。单纯力量大,只提供给你挥动球拍的加速度更大,跟你最终的触球前的最终拍速没有必然关系。
    还是打个汽车的比方:马力大,最高速度就一定快吗?拖拉机马力那是杠杠的!

    3,对于一块纯粹的球板,什么状态下它能提供给球最大的总能量?
    当然是球板弹性形变回复速度达到最大值的时候,有人说了,你这不是废话吗——不是,因为大多数人不知道什么情况下回复速度最大。
    在这里还要明确一点,因为弹性形变的存在,板面和手柄绝对不能看成一个刚性整体。
    下设几个物理量:来球速度v0,手柄运动速度v1,能量损失二次常数k(若直接能量损失为kE,则由于E=1/2 mv*v,实际回弹速度是二次常数sqrt 2kE/m,本着简化计算的原则设为k)底板形变完全回复时间t0。

    以下3图中,图3-1是底板被来球压缩到最大的时候:
    此时球速相对于手柄为0,时间消耗1/2 t0,球体受力F=k*m*(v0+v1)^2/t0。


    图3-2是底板回复到原始状态的时候:
    此时球速相对于手柄为k v0,时间消耗t0,球体受力为0。


    图3-1是底板回弹到反向最大值的时候:
    本来不需要此时的受力分析,因为图3-2之后的一瞬间,底板虽然有向前弹的惯性,但是开始受到自身的形变回复力,速度逐渐减小,已经与球脱离。


    而在后面的描述中,因为加上胶皮回弹的原因,所以要提前论述说明。

    4,加上胶皮以后,什么状态下它能提供给球最大的总能量?
    经过上一个环节的分析,结论很简单,证明同上,就是胶皮弹性形变回复速度达到最大值+底板弹性形变回复速度达到最大值。而之所以拿出来论述的原因就是,上述结论只有在唯一的情况下成立:就是图3-2之前的很小一段时间内(注意思考这个过程),胶皮的形变过程正好由最大压缩回复到原始形状的时间,等于底板回弹到原始状态下的时间。如果这个时间过早(情形就是胶皮硬弹,底板软弹)或者过晚(情形就是胶皮软,底板硬弹)都会影响到最终的底劲。这也正是导致配胶问题频繁发生的原因。
    图4-1最理想状态:

    5,底劲究竟是不是固定的数值?
    很多人认为是,错,不是。首先必须认清一件事就是人和人是有差异的,为什么有手感这类描述不清的说法但是又被广大球友所承认呢,大抵如此。
    言归正传,为什么不是?很明显,经过上述论证表明,在来球速度v0已知的时候,手柄运动速度v1(挥拍)会影响球体受力F,由于球体质量是常数,二次回弹常数也是恒定值,势必改变实际回弹时间t,使t<t0,或者t>t0;前者感觉挥拍不充分就已经出球,后者感觉底板发柴有力无处使,这是两种截然不同的效应,确实是相同的结果——出球能量不足。如若按照简单定义“无论你使多大劲,底板都能给你回馈多大劲,球速相应增加没有天花板”的话,那么t<t0的情况此时底板的底劲应该很足才对,但是各位为什么觉得特别硬的碳板有力发不出呢?原因正在于此。所以你挥拍的速度,决定了你底板的底劲,两者相互依赖,效应叠加。

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  • 牧羊人 2012-12-22 18:29
    具体到配置后的手感,就是能感到球拍高频率的颤振夹杂着套胶的颤动。
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