乒乓球的四个因素是旋转、落点、速度和力量。
影响乒乓球击球质量的因素有:1、基本功的扎实程度。
2、球拍配置的合理性。
3、所采用的技战术的合理性。
4、比赛策略的合理性。
5、体能分配的合理性。
乒乓球起源于英国,"乒乓球"一名起源自1900年,因其打击时发出“Ping Pong”的声音而得名,在我们祖国大陆以“乒乓球”作为它的官方名称,香港及澳门等地区亦同。
1926年,在德国柏林举行了国际乒乓球邀请赛。
后被追认为第一届世界乒乓球锦标赛,同时成立了国际乒乓球联合会。
乒乓球国际比赛中最标准球拍的要求如下
(1)球拍的大小,形状和重量不限,但底板应平整、坚硬;
(2)底板厚度至少应有85%的天然木料,加强底板的粘合层可用诸如碳纤维,玻璃纤维或压缩纸等纤维材料,每层粘合层不超过底板总厚度的7.5%或0.35毫米;
(3)用来击球的拍面应用一层颗粒向外的普通颗粒胶覆盖,连同粘合剂厚度不超过2毫米;或用颗粒向内或向外的海绵胶覆盖,连同粘合剂,厚度不超过4毫米;
(4)“普通颗粒胶”是一层无泡沫的天然橡胶或合成橡胶,其颗粒必须以每平方厘米不少于10颗,不多于50颗的平均密度分布整个表面;
(5)“海绵胶”即在一层泡沫橡胶上覆盖一层普通颗粒胶,普遍颗粒胶的厚度不超过2毫米;
(6)覆盖物应覆盖整个拍面,但不得超过其边缘。靠近拍柄部分以及手指执握部分可不予以覆盖,也可用任何材料覆盖;
(7)底板、底板中的任何夹层、覆盖物以及粘合层均应为厚度均匀的一个整体;
(8)球拍两面不论是否有覆盖物,必须无光泽,且一面为鲜红色,另一面为黑色。拍身边缘上的包边应无光泽,不得呈白色;
(9)由于意外的损坏、磨损或褪色,造成拍面的整体性和颜色上的一致性出现轻微的差异。只要未明显改变拍面的性能,可以允许使用;
(10)比赛开始时及比赛过程中运动员需要更换球拍时,必须向对方和裁判员展示他将要使用的球拍,并允许他们检查;
理论上一般把乒乓击球时的球/拍作用看成碰撞现象来处理。运用碰撞理论,碰撞的一方是乒乓球,另一方是球拍。两者相对运动在空间发生碰撞。碰撞现象的特点一般是作用时间短(1毫秒)、碰撞力很大(100牛)、外力(重力、人体发力等)忽略不计。可近似采用动量守恒定理处理碰撞前后的速度关系。对于正碰撞中的损耗,一般采用法向恢复系数e来解决。
条件:球拍1,m1=200g; 球2, m2 = 2.7g ,将球/拍碰撞系统动量守恒定律和恢复系数定义两式联立求解得:
v1 = v10-(1+e)(v10-v20) (m2/(m1+m2))
v2 = v20+(1+e)(v10-v20)(m1/(m1+m2)) (1)
假设完全弹性碰撞,e=1,若忽略乒乓球的质量m2,则
v2 = 2v10 - v20 (2)
从(2)式看,对出球速度而言,碰撞前拍速v10的影响大于来球球速v20的影响(注意,v20是负值)。
从(1)式看,出球球速v2随球拍质量m1增大而增大。
有球友提出,球拍碰撞时m1不能单单只计球拍的质量。因为球拍受持拍手的控制,还连着人体躯干与下肢。如果把碰撞系统扩大,将持拍手臂甚至整个人体划进来,m1变大了,球速不是就变化了吗?特别是人体质量很大,哪怕只有很低的速度乘起来动量也不会很小的。这样说也有一定道理:击球时持拍手抓拍的松紧,对击球效果是有明显影响的。这就引出一个很有意思的问题,乒乓击球时的碰撞系统划到哪里才是最合理的呢?即“球拍碰撞质量”m1如何计算,算多少才更符合实际情况呢?
一 躯干下肢
1 众所周知,人体不是绝对刚体,腕肘肩脊椎髋膝踝,每个关节腔都有软组织缓冲、润滑,骨骼间还会产生一定程度的滑移,环节间力的传导都有滞后现象,全身发力传导到位一般需要300到400毫秒。实际上,经过多个环节传导以后,离得较远的肢体运动状态对球拍基本不可能在1毫秒内同步发生影响。即此1毫秒时间内,离得较远的肢体运动状态和球/拍碰撞没有任何关系。
图1 王皓攻球,重心稳定
2 另外,击球瞬间,人体往往是处于旋转状态。换句话说,击球碰撞时人体重心很可能就没怎么动(图1),甚至还可能会是反向移动(图2)。在反向移动的情况下,躯干下肢对击球力的贡献实在要算出来也是负的(矢量加法)。多数情况下,击球瞬间躯干与下肢重心速度很小,加之也没有合适的观察标记点,很难测到准确数据。
图2 老瓦拉球 重心反向运动
3 从人体运动力学链的整体发力击球原理看,从近到远,人体环节依次加速、依次制动才能将动量最大限度地传递给远端环节。换句话说,在球/拍碰撞的瞬间,近端环节(包括下肢、躯干等等)早已将本身的大部分击球动量传递给了球拍,自身速度已经很小甚至为零了。
所以,个人理解 ,除持拍手臂以外,肩关节以下的肢体环节对击球力的影响可以近似归零处理。
二 挥拍手臂
1 再来考虑挥拍手臂,先假设直臂击球,即腕、肘关节的角度始终为180度(参见图3)。球拍、手、前臂、上臂到肩关节的距离分别为70、60、40、手臂始终伸直。若拍速10米,则手、前臂、上臂的速度分别为8.6、5.7、2.1米。设球拍、手、前臂、上臂的质量分别为0.2、0.3831、0.7467、1.4577千克。则四者的动量分别为2、3.3、4.3、3.1kg.m/s。
图3 直臂击球各环节线速度不同
2 由于实际击球时,手、小臂、大臂相对运动关系复杂,处理难度较大。腕、肘关节的角度变化会直接影响各环节的速度、方向、力臂、转动惯量等等,即影响击球的动量(矩)。而且,每人、每种击球技术、甚至每一板球,这些变化都不一样。想积分找不到积分函数,想加和不容易拿到实时三维数据(如果考虑球拍转动,还需要六维数据),数学上处理起来难度很大。
3 必须考虑的是,手握拍,中间有一层手掌肌肉和皮肤的缓冲垫,属半柔性连接。握得越紧,越接近刚性连接,球拍“碰撞质量”越大,能传递的动量越多。握得越松,越接近柔性连接,碰撞质量越小,越接近球拍本身的质量,能传递的动量越少。握紧握松对击球质量影响很大。同一位球员多次击球,握拍松紧都会有变化,实事求是说,很难给出一个统一不变的 “球拍碰撞质量”。
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