乒乓球運(yùn)動(dòng)中的回滾現(xiàn)象

乒乓球運(yùn)動(dòng)中的回滾現(xiàn)象

1推動(dòng)高爾夫球場(chǎng)回滾運(yùn)動(dòng)喜歡乒乓球的人都知道這項(xiàng)“技能”。將一只乒乓球放在水平的桌子上，用手指壓飽球的后半部分（圖1（a）），使乒乓球傾斜，并從手指下發(fā)射（圖1（b））。在這種情況下，乒乓球同時(shí)旋轉(zhuǎn)和滾動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段距離后，當(dāng)?shù)装灏l(fā)生變化時(shí)，乒乓球停止了滑動(dòng)，但滾動(dòng)沒(méi)有停止，乒乓球會(huì)自動(dòng)滾動(dòng)。這種現(xiàn)象可以稱為滾液（圖1（c））。要實(shí)現(xiàn)乒乓球回滾,手指對(duì)乒乓球的壓力不僅方向要偏心,而且壓力應(yīng)適當(dāng)加大,否則球可能向前滑動(dòng)轉(zhuǎn)為向前滾動(dòng)而不會(huì)回滾.或向前滑動(dòng)一段距離后停止運(yùn)動(dòng).用力的技巧必須事先練習(xí)熟練才能掌握.2縮桿球技術(shù)在實(shí)戰(zhàn)中的運(yùn)用臺(tái)球運(yùn)動(dòng)中的縮桿球技術(shù)(又稱為拉桿或后退球)也屬于回滾現(xiàn)象.根據(jù)動(dòng)量守恒定理,兩個(gè)質(zhì)量大小相同的剛性球體發(fā)生正撞,會(huì)發(fā)生速度交換,即原來(lái)靜止的球會(huì)擁有撞擊球的速度,原來(lái)運(yùn)動(dòng)的球會(huì)停止運(yùn)動(dòng).但實(shí)際上這種情況僅當(dāng)母球(白色球)與目標(biāo)球發(fā)生正碰撞時(shí)才可能發(fā)生.如擊點(diǎn)偏下,使母球受到偏心力作用,則球在向前滾動(dòng)的同時(shí)本身也在旋轉(zhuǎn)(圖2(a)).它與目標(biāo)球碰撞以后,速度為0,但旋轉(zhuǎn)并未消失而自動(dòng)向后縮回,稱為“縮桿”.實(shí)施縮桿球技術(shù),擊球時(shí)架桿手應(yīng)盡量放低平,球桿保持水平,擊球點(diǎn)選擇母球的中下點(diǎn),出桿時(shí)要果斷、迅速.母球碰撞到目標(biāo)球后,目標(biāo)球沿母球作用力的方向直線向前滾動(dòng),而母球卻逆向回滾(圖2(b)).在實(shí)戰(zhàn)中,縮球技術(shù)主要應(yīng)用于擊一些袋邊球入袋而母球退回安全位置;或者是使母球移位,以便使下一次擊球處于更為有利的位置.對(duì)于高水平運(yùn)動(dòng)員或臺(tái)球愛(ài)好者,不僅在母球和目標(biāo)球正碰撞時(shí)使用縮桿球技術(shù),甚至薄球(碰撞前母球運(yùn)動(dòng)路線和碰撞后目標(biāo)球運(yùn)動(dòng)路線成大角度)時(shí),以縮桿球技術(shù)改變母球和目標(biāo)球碰撞后的分離角,實(shí)現(xiàn)走位的功能.3縮桿球與高爾夫球場(chǎng)回滾圈操是藝術(shù)體操中動(dòng)作幅度最大、變化最多、極具觀賞性的一種項(xiàng)目.圈的滾動(dòng)是圈操7大類基本技術(shù)動(dòng)作之一,分為地上滾圈和身上滾圈.本文討論的倒回滾圈動(dòng)作是圈的滾動(dòng)基本動(dòng)作(圖3).圈的倒回滾運(yùn)動(dòng)與乒乓球的回滾運(yùn)動(dòng)、臺(tái)球中的縮桿球等相似,但三者之間也有明顯區(qū)別:首先是目的不同.乒乓球的回滾運(yùn)動(dòng)僅僅是一種游戲,沒(méi)有定量要求;臺(tái)球中的縮桿球在空間位置上要保證母球合理走位;圈的倒回滾在空間、時(shí)間兩方面都提出要求,空間上要保證圈能回滾到運(yùn)動(dòng)員附近,時(shí)間上要求圈的回滾時(shí)間要保證運(yùn)動(dòng)員能完成預(yù)定的動(dòng)作.其次是難度不同.由于乒乓球(空心球)、臺(tái)球(實(shí)心球)、圈(圓環(huán))的質(zhì)量分布不同,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同,因此實(shí)現(xiàn)回滾的難度不同.第三是運(yùn)動(dòng)員身體的發(fā)力部位不同.實(shí)現(xiàn)乒乓球回滾只需一指之力;實(shí)現(xiàn)臺(tái)球回滾是手握球桿發(fā)力,對(duì)力量方面的要求比較低,但是力的方向精準(zhǔn)程度要求高;實(shí)現(xiàn)圈回滾是依靠壓腕動(dòng)作實(shí)現(xiàn),對(duì)力量、技巧都有較高要求.以下對(duì)圈的倒回滾條件、時(shí)間和距離進(jìn)行分析.4“回滾”的確定文獻(xiàn)中對(duì)倒回滾圈動(dòng)作的要求是“圈前扔時(shí)要擦地而行,出手的一剎那腕要后拉、下壓,使圈倒?jié)L回來(lái)”,圈被扔出瞬間,對(duì)圈施加的外力要保證圖4中F1,F2兩種作用效果,使圈得到平動(dòng)初速度v0和轉(zhuǎn)動(dòng)初速度ω0.圈被扔出以后將同時(shí)參與滾動(dòng)和滑動(dòng).改變?nèi)Φ倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外力是滑動(dòng)摩擦.在摩擦力的作用下,圈具有質(zhì)心平動(dòng)加速度a=-f/m和轉(zhuǎn)動(dòng)加速度α=-fR/J.將滑動(dòng)摩擦力f=μmg和圈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=mR代入,得到導(dǎo)出圈的滾動(dòng)時(shí)間t1=v0/μg.在t1時(shí)間內(nèi),圈的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度減至ω.所謂“回滾”,實(shí)際上就是圈的質(zhì)心平動(dòng)速度降為0時(shí),圈的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω>0.導(dǎo)出上式表明,圈的平動(dòng)初速度v0越大,所需要的轉(zhuǎn)動(dòng)初速度ω0也越大,半徑較大的圈,回滾動(dòng)作較容易完成.在藝術(shù)體操規(guī)則中,要求圈的內(nèi)徑為80～90cm,具體大小需要結(jié)合運(yùn)動(dòng)員的身高條件、整套動(dòng)作中的其它方面要求來(lái)確定.但有一點(diǎn)可以肯定:圈是否回滾與圈的質(zhì)量、圈與場(chǎng)地之間的摩擦系數(shù)無(wú)關(guān).利用式(1),式(2)和位移公式x=v0t+at/2計(jì)算圈在t1時(shí)間內(nèi)的距離,得到表明圈被扔出的初速度越大,圈能走得更遠(yuǎn)而返回.圈與場(chǎng)地之間的摩擦系數(shù)越小,圈能走得更遠(yuǎn),表演將越加精彩.在藝術(shù)體操規(guī)則中有明確規(guī)定:比賽場(chǎng)地地面鋪設(shè)3cm厚的高密度海綿墊,蓋以約1cm厚的薄地毯;圈采用木材或不易變形的塑料制成.因此摩擦系數(shù)的因素對(duì)所有參賽運(yùn)動(dòng)員是公平的.運(yùn)動(dòng)員只能通過(guò)提高平動(dòng)初速度v0使圈滾得更遠(yuǎn),表演更精彩.在圈回滾時(shí)間內(nèi),運(yùn)動(dòng)員需要有相應(yīng)的動(dòng)作編排,因此了解影響倒回滾時(shí)間的因素,可以為在此期間動(dòng)作編排提供理論依據(jù).圈的回滾時(shí)間包含兩個(gè)部分,一部分是圈向前運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1,另一部分是圈從回滾到出發(fā)點(diǎn)所用時(shí)間t2.在t2時(shí)間內(nèi),圈做純滾動(dòng).嚴(yán)格來(lái)講,這種純滾動(dòng)并非勻速,但是考慮圈的質(zhì)量只有300g左右,圈和地面之間因?yàn)槿Φ膲毫σ鸬淖冃螛O小,可以近似認(rèn)為t2時(shí)間內(nèi)圈作勻速純滾動(dòng).考慮到回滾過(guò)程中圈以角速度ω滾動(dòng)x距離,利用(2),(4)計(jì)算回滾時(shí)間t2=x/ωR,得到總計(jì)倒回滾時(shí)間t=t1+t2為倒回滾時(shí)間t由v0,ω0和μ三個(gè)因素決定,運(yùn)動(dòng)員可以控制的因素為v0和ω0.將t視為關(guān)于v0和ω0的二元函數(shù),可以通過(guò)數(shù)值計(jì)算認(rèn)識(shí)回滾時(shí)間t與v0,ω0的關(guān)系.5回滾時(shí)間的確定設(shè)木質(zhì)圈與薄地毯場(chǎng)地之間的摩擦系數(shù)μ=0.5,大圈和小圈直徑為90cm和80cm,初速度v0的取值范圍為5.42m/s≤v0≤6.26m/s,考慮回滾條件(3),取ω0=1.5V0/R.在相同的回滾距離3.5m≤x≤4m條件下,計(jì)算得到的回滾時(shí)間為2.39～2.56s,大圈和