羽球物理学-鞭甩发力 与阻抗匹配（以及怎么影响发力效率）

wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 11:15
这写的非常有深度了，楼主理论基础非常强。

总体思路，就是把直流（肌肉一级一级的发力），变成交流（波动 ...

挺久之前看过相关科普，之前和你以及@百学无一成 的讨论中，我想把这些写出来，写的过程中查找资料，做仿真。发现有很多想得好但实际不是那样的情况。阻抗匹配应该是通讯专业的课程，他们需要把一个信号传输很远，也许一条电线就得穿过大西洋，却不能增加发射功率，比如说手机天线，就像羽毛球不只靠蛮力。


我严格来说不是这个专业的，这半年纯属自学，自学容易走歪，所以其实也有很多没搞懂的概念，比方说和内阻a+bi 的电源匹配，负载阻抗是a+bi 还是a-bi？ 计算明明是当负载是a-bi时获取功率最大，但为啥小球撞小球的时候却是相等时传递效率最高？这个问题缠绕了很久，才找到相关术语，前者是共轭匹配，后者是无反射匹配，这才填补了理解与实践的其中一条鸿沟

阻抗匹配有很多技巧，stub matching就挺像另一只手的作用，我现在就还没理解好，没敢写
短截线匹配stub matching



至于你说的问题，为啥有3个激励源，我是这样的历程
一开始只设置了1个激励源，只给出一个波头的短暂输出，后面的肌肉只看做弹簧，不继续提供能量
结果发现很散，球拍得来回晃3下才到最大速度。不对啊，为啥鞭子就第一次就到了最大速度，也许我搞错了什么，但找了几天没找到

实际试了下，挥下拍子，好像也是这样，这和我们挥拍打球不符，我们也是第一次就到了最大速度的
所以我这里让后续的肌肉也发力输出，结果会好一些

也许我应该用
希尔模型 Hill’s Model for Muscle Physiology and Biomechanics
所提供的肌肉模型的

另外这后面的肌肉不是恒定出力的，所以不应该用电池这样的恒压源

无人生不纠结

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xinshoucainiao

wanglin406 发表于 2024-04-22 12:12
挺久之前看过相关科普，之前和你以及@百学无一成 的讨论中，我想把这些写出来，写的过程中查找资料，做仿真。发现有很多想得好但实际不是那样的情况。阻抗匹配应该是通讯专业的课程，他们需要把一个信号传输很远，也许一条电线就得穿过大西洋，却不能增加发射功率，比如说手机天线，就像羽毛球不只靠蛮力。

我严格来说不是这个专业的，这半年纯属自学，自学容易走歪，所以其实也有很多没搞懂的概念，比方说和内阻a+bi 的电源匹配，负载阻抗是a+bi 还是a-bi？ 计算明明是当负载是a-bi时获取功率最大，但为啥小球撞小球的时候却是相等时传递效率最高？这个问题缠绕了很久，才找到相关术语，前者是共轭匹配，后者是无反射匹配，这才填补了理解与实践的其中一条鸿沟

阻抗匹配有很多技巧，stub matching就挺像另一只手的作用，我现在就还没理解好，没敢写
https://baike.baidu.com/item/%E7%9F%AD%E6%88%AA%E7%BA%BF/22388326



至于你说的问题，为啥有3个激励源，我是这样的历程
一开始只设置了1个激励源，只给出一个波头的短暂输出，后面的肌肉只看做弹簧，不继续提供能量
结果发现很散，球拍得来回晃3下才到最大速度。不对啊，为啥鞭子就第一次就到了最大速度，也许我搞错了什么，但找了几天没找到

实际试了下，挥下拍子，好像也是这样，这和我们挥拍打球不符，我们也是第一次就到了最大速度的
所以我这里让后续的肌肉也发力输出，结果会好一些

也许我应该用
希尔模型 Hill’s Model for Muscle Physiology and Biomechanics
所提供的肌肉模型的

另外这后面的肌肉不是恒定出力的，所以不应该用电池这样的恒压源








本帖最后由 wanglin406 于 2024-4-22 13:49 编辑

结合实际挥拍感觉，发力源一共有两次输出，第一次就是蹬地，第二次就是击球前的所谓的制动。
蹬地是个累进的加速过程，可以想象成正玄波，而制动是个爆发式的（制动是因为自然伸展到最长无法继续膨胀导致的反向收缩），可以想象成脉冲波。所以激励源是两个不同的波叠加。

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wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 14:00
结合实际挥拍感觉，发力源一共有两次输出，第一次就是蹬地，第二次就是击球前的所谓的制动。
蹬地是个累 ...

是的，这是其中一个我想讨论的，视频里面专门留了大约40秒想讨论这个。制动究竟是啥？能否给出一个严谨的模型？


波动沿着ABCD多级移动，真的需要A去制动B，以实现对C的加速？我自己体验是没有，数学上看也是没有（牛顿摆的碰撞中，后面的球只会加速前面的球，绝不会拉，绝不会制动前面的球），也就是说基本的鞭打模型中就没制动这东西，羽毛球教程上外国的也不这么讲，国内的讲的模模糊糊

倒霉的是，和你的讨论中我自己做了实验，对于棒状物，减速一端确实会加速另一端。也许这是一个高阶技巧，但仅限于棒状物体如手臂？所以我在想做一个实验是多条棒状物用铰链相连，真的制动会加速末端吗？

wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 14:00
结合实际挥拍感觉，发力源一共有两次输出，第一次就是蹬地，第二次就是击球前的所谓的制动。
蹬地是个累 ...

图片上的文字有点模糊

写的是：

ABCDE
B在减速，不是因为A在制动B，实际上A在加速B，所以A也在减速
但B确实在减速，是因为同时B在加速C，这个量超过了A对B加速的量

就像A给了B  10块钱，但B给了C  30块，所以B变穷了，但这不是因为A拿走了B的钱，相反A也变穷了

xinshoucainiao

wanglin406 发表于 2024-04-22 14:36
图片上的文字有点模糊

写的是：

ABCDE
B在减速，不是因为A在制动B，实际上A在加速B，所以A也在减速
但B确实在减速，是因为同时B在加速C，这个量超过了A对B加速的量

就像A给了B  10块钱，但B给了C  30块，所以B变穷了，但这不是因为A拿走了B的钱，相反A也变穷了

别再讨论谁制动谁

就只讨论波，激励源就是人体，蹬地抬高重心再落下，这就是一个波动，通过这个波动对手臂进行了输出，不只是抬高的过程输出正向数值，在落下的时候也输出负向数值，最后的鞭打这个激励源完整波段输出的结果，不是一半波段的结果

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wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 15:12
别再讨论谁制动谁

就只讨论波，激励源就是人体，蹬地抬高重心再落下，这就是一个波动，通过这个波动对手 ...

既然只是激励，那就没必要专门弄个‘制动’这样的名词

xinshoucainiao

wanglin406 发表于 2024-04-22 12:12
挺久之前看过相关科普，之前和你以及@百学无一成 的讨论中，我想把这些写出来，写的过程中查找资料，做仿真。发现有很多想得好但实际不是那样的情况。阻抗匹配应该是通讯专业的课程，他们需要把一个信号传输很远，也许一条电线就得穿过大西洋，却不能增加发射功率，比如说手机天线，就像羽毛球不只靠蛮力。

我严格来说不是这个专业的，这半年纯属自学，自学容易走歪，所以其实也有很多没搞懂的概念，比方说和内阻a+bi 的电源匹配，负载阻抗是a+bi 还是a-bi？ 计算明明是当负载是a-bi时获取功率最大，但为啥小球撞小球的时候却是相等时传递效率最高？这个问题缠绕了很久，才找到相关术语，前者是共轭匹配，后者是无反射匹配，这才填补了理解与实践的其中一条鸿沟

阻抗匹配有很多技巧，stub matching就挺像另一只手的作用，我现在就还没理解好，没敢写
https://baike.baidu.com/item/%E7%9F%AD%E6%88%AA%E7%BA%BF/22388326



至于你说的问题，为啥有3个激励源，我是这样的历程
一开始只设置了1个激励源，只给出一个波头的短暂输出，后面的肌肉只看做弹簧，不继续提供能量
结果发现很散，球拍得来回晃3下才到最大速度。不对啊，为啥鞭子就第一次就到了最大速度，也许我搞错了什么，但找了几天没找到

实际试了下，挥下拍子，好像也是这样，这和我们挥拍打球不符，我们也是第一次就到了最大速度的
所以我这里让后续的肌肉也发力输出，结果会好一些

也许我应该用
希尔模型 Hill’s Model for Muscle Physiology and Biomechanics
所提供的肌肉模型的

另外这后面的肌肉不是恒定出力的，所以不应该用电池这样的恒压源








本帖最后由 wanglin406 于 2024-4-22 13:49 编辑

制动原理：

如图，两个小球因为内力分别向两端运动

当到达拉扯极限时，线被突然绷直，此时内力无限加强，对各自产生了制动力，这一时刻速度瞬间变成0了，这就是内部制动原理

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wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 15:12
别再讨论谁制动谁

就只讨论波，激励源就是人体，蹬地抬高重心再落下，这就是一个波动，通过这个波动对手 ...

谁制动谁还是很重要的，这意味着能量的传递，制动怎么理解都是底层拿走下一层的能量

wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 15:28
制动原理：

如图，两个小球因为内力分别向两端运动

把你的模型中，绳子换成弹簧，就清晰了很多，动能转移到弹性势能那里了

不过这和波动传递有什么关系？

xinshoucainiao

wanglin406 发表于 2024-04-22 15:47
把你的模型中，绳子换成弹簧，就清晰了很多，动能转移到弹性势能那里了

不过这和波动传递有什么关系？

说的是制动原理

这个最后制动力的产生就是激励源对外输出的制动波

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xinshoucainiao

wanglin406 发表于 2024-04-22 15:47
把你的模型中，绳子换成弹簧，就清晰了很多，动能转移到弹性势能那里了

不过这和波动传递有什么关系？

换成弹簧就非常容易陷入线性思维，而且没必要去思考这个弹簧。这个末端动量对冲的过程其实可以理解为相互实现了碰撞，本质是个碰撞过程

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wanglin406

xinshoucainiao 发表于 2024-4-22 15:56
换成弹簧就非常容易陷入线性思维，而且没必要去思考这个弹簧。这个末端动量对冲的过程其实可以理解为相互 ...

制动公认的意思是，速度往前，力往后，所以是负功，即A拿走B的能量
‘汽车往前运动，刹车力度往后，制动’


现在看你的意思，似乎是正功，那只能是力往后，速度也往后，但这不是制动了

xinshoucainiao

wanglin406 发表于 2024-04-22 16:11
制动公认的意思是，速度往前，力往后，所以是负功，即A拿走B的能量
‘汽车往前运动，刹车力度往后，制动’


现在看你的意思，似乎是正功，那只能是力往后，速度也往后，但这不是制动了

那就换个词：反拉

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狗哥sevenYe

一脸懵，我打球菜果然是有原因的

蒋nanjie

学习了

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虎小超

不明觉厉

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天空的风影

wanglin406 发表于 2024-04-22 16:11
制动公认的意思是，速度往前，力往后，所以是负功，即A拿走B的能量
‘汽车往前运动，刹车力度往后，制动’


现在看你的意思，似乎是正功，那只能是力往后，速度也往后，但这不是制动了

其实就和一开始发现用杆来模拟得出的结论不同一样，两个质点沿运动方向连接的模型可能不适合抽线描述鞭打或者杆的转动

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wanglin406

天空的风影 发表于 2024-4-23 08:19
其实就和一开始发现用杆来模拟得出的结论不同一样，两个质点沿运动方向连接的模型可能不适合抽线描述鞭打 ...

我的模拟和鞭子模型是一样的，毕竟鞭子也是这样的介质组成的，没有一节一节的

这里我和xinshoucainiao 讨论的是
[高级进阶] 击球瞬间制动真的有用吗--羽毛球中的物理学
羽球物理学：鞭打发力完全解析
终于悟透了发力集中的来源

这个效应是不是真的存在。这个说法经常出现，而且刘辉也经常这么说



我自己推导，按他们设置的条件，小棍如果已经按照速度v平移了，下端突然停下，会导致上端速度提升50%

自己做的实验，验证了确实有

只是这个想法真的很反直觉，我打球时不会主动后拉，而是感受到后坐力。而且这个想法也意味着，能量由中间级向两边传递，这个理论说，拍头会因此获得更多能量，更快，尽管底层在拿走中间层的能量，也就是制动

wanglin406

天空的风影 发表于 2024-4-23 08:19
其实就和一开始发现用杆来模拟得出的结论不同一样，两个质点沿运动方向连接的模型可能不适合抽线描述鞭打 ...

刚才的回复补充了写内容，也在之前的讨论中看到你的回复