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楼主: rabbiz

羽毛球的鞭打究竟是怎么样的一个过程!

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发表于 2018-4-7 11:12:13 | 显示全部楼层
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从科学的角度讨论了发力的过程  很有说服力
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发表于 2018-4-7 11:26:36 | 显示全部楼层
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本帖最后由 yczzz 于 2018-4-7 11:41 编辑
BadmintonBB 发表于 2018-4-6 23:30
我粗算了一下, 由于拍子质量较相球大得多,击球后的出球速度更多的取决于拍头的速度,极限就是拍头速度 ...


水平相当高,佩服。不过,我还有个疑问。人们甩鞭子一般是拿着粗的一端。如果反过来,拿着细的一端呢?情况会一样吗?
  
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发表于 2018-4-7 11:32:29 | 显示全部楼层
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本帖最后由 yczzz 于 2018-4-7 11:34 编辑
fzzj 发表于 2018-4-6 21:18
费力加大了重拍子的转动动量去击球(重拍转动惯量本就大),还得花大气力去“消化”多余的部分,这种“ ...


讲的很好啊。关键的地方,怎么提高传递效率啊?
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发表于 2018-4-7 12:24:53 | 显示全部楼层
yczzz 发表于 2018-4-7 11:32
讲的很好啊。关键的地方,怎么提高传递效率啊?

制动的成因:
制动的成因.JPG

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发表于 2018-4-7 12:27:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 BadmintonBB 于 2018-4-7 14:17 编辑
x木木 发表于 2018-4-6 19:00
我考虑的问题和你说那篇文章的关注点不一样。
我考虑的是力从柄到稍的传递的整个过程。就算稍的速度超过 ...

一般来讲,你这么理解是对的。但你要是再换个角度,从更上层来看,还是有问题的。只考虑拍子和球的话,出球速度自然取决于拍头的速度,这点你我都是没有疑问的。

那我们再考虑一下,再考虑把手考虑进来。考虑手、拍、球这么个三体碰撞问题,如下图所示,手拍之间,拍球之间的作用都等效为弹簧。
球速模型.png
我们的发力,除了产生力F外,还产生了k1这个刚度。虽然碰撞过程极短,F的作用可以忽略,但k1刚度的对整个碰撞过程,球的最终速度还是有一定的影响。

给个算例:
基本参数如下:手腕质量m1=200g, 拍子质量m2=90g, 球重m3=5g..拍子、手、向前挥速为v10=v20=40m/s,球飞过来的速度为v30=-10m/s。拍线刚度k2为1666N/m(某论文中的数据,约为24磅的效果),外力F=20N。考虑k1分别为100k2、10k2、k2、0.01k2时的情况。球的速度在碰撞过程如下:
球速.png

其中:
1、整个击球过程小于2ms,外力冲量完全可以忽略。
2、手拍间刚度越高, 球的最终速度越高。如k1=100k2时,球速比k1=0.01k2时高了约5%。可以理解为”手腕“更多的参与了碰撞过程。
3、当手拍刚度低于拍线刚度时,手拍刚度对最终出球速度几乎没有影响了。


这个简单的算例不是说刚度最终有多大影响,而是从肌肉发力,改变刚度的角度,来说明”发力“的另外一个作用。

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发表于 2018-4-7 12:30:16 | 显示全部楼层
yczzz 发表于 2018-4-7 11:26
水平相当高,佩服。不过,我还有个疑问。人们甩鞭子一般是拿着粗的一端。如果反过来,拿着细的一端呢? ...

不一样。 极端例子,甩个流星锤?甩不动吧,跟甩鞭子的动作差多了吧。。
理论上拿细端甩,速度也能甩起来,但加速效果差多了。。
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发表于 2018-4-7 12:31:06 | 显示全部楼层

不能同意再多。。
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发表于 2018-4-7 13:09:52 | 显示全部楼层
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发表于 2018-4-7 13:38:39 | 显示全部楼层
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BadmintonBB 发表于 2018-4-7 12:30
不一样。 极端例子,甩个流星锤?甩不动吧,跟甩鞭子的动作差多了吧。。
理论上拿细端甩,速度也能甩起 ...

为什么不一样?按照你的物理模型,不应该一样吗?
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发表于 2018-4-7 13:42:29 | 显示全部楼层
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fzzj 发表于 2018-4-7 12:24
制动的成因:

为什么制动能让效率提高?这个制动是如何产生的?
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发表于 2018-4-7 14:18:30 | 显示全部楼层
yczzz 发表于 2018-4-7 13:42
为什么制动能让效率提高?这个制动是如何产生的?

给你截图你视而不见?你不是要看“结论”就好了吗?这不是结论吗?
FT=MV
你不会告诉我这个对你很“陌生”吧?

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发表于 2018-4-7 14:23:00 | 显示全部楼层
yczzz 发表于 2018-4-7 13:38
为什么不一样?按照你的物理模型,不应该一样吗?

鞭打中, 鞭稍的速度极大,本质是外力输入能量,通过各种传递,传到质量很小的鞭稍上,从而使鞭稍获得极大的速度。而在”甩“流星锤中,流星锤和绑流星锤的绳子相当于我们原来的鞭子。而这根”鞭子“的质量几乎就在流星锤那,流星锤自然不会加速。
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发表于 2018-4-7 14:26:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 fzzj 于 2018-4-7 14:30 编辑
yczzz 发表于 2018-4-7 13:42
为什么制动能让效率提高?这个制动是如何产生的?

M1*(V11-V10)=F1*T
M2*(V21-V20)=-F1*T
M1*(V11-V10)+M2*(V21-V20)=0
M1*V11+M2*V21=M1*V10+M2*V20

F1(两个环节之间的相互作用力,内力)



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发表于 2018-4-7 14:35:16 | 显示全部楼层
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fzzj 发表于 2018-4-7 14:26
M1*(V11-V10)=F1*T
M2*(V21-V20)=-F1*T
M1*(V11-V10)+M2*(V21-V20)=0

M1和M2不可变,
那么的他们的前后速度是怎么变化的?都变大了,还是都变小了?还是一个大一个小?哪个变大?哪个变小?
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发表于 2018-4-7 14:37:09 | 显示全部楼层
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BadmintonBB 发表于 2018-4-7 14:23
鞭打中, 鞭稍的速度极大,本质是外力输入能量,通过各种传递,传到质量很小的鞭稍上,从而使鞭稍获得极 ...

没说锤。拿着鞭梢甩和拿着 鞭根甩,按照你的推理,应该一样啊?
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发表于 2018-4-7 14:37:12 | 显示全部楼层
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BadmintonBB 发表于 2018-4-7 12:27
一般来讲,你这么理解是对的。但你要是再换个角度,从更上层来看,还是有问题的。只考虑拍子和球的话, ...

力在弹簧中的传播是有速度的。力在刚性材料中的传播速度是声速,在弹簧上的传播速度呢?
我不是学材料力学的,也不想花太多的时间计算。
你的三个刚体通过弹簧连接仿真手、拍、球的模型,我觉得基本反映客观的情况。我的直觉是,大部分的情况,特别是磅数比较高(高于22磅)时,羽毛球拍拍杆的弹性模量小于线床的弹性模量。这是我的直觉,也许是错的。
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发表于 2018-4-7 14:39:14 | 显示全部楼层
yczzz 发表于 2018-4-7 14:35
M1和M2不可变,
那么的他们的前后速度是怎么变化的?都变大了,还是都变小了?还是一个大一个小?哪个变 ...

相互作用的F*t,-F*t,是因,而你一直只看到果,即结束后的速度变化。。
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发表于 2018-4-7 14:44:27 | 显示全部楼层
x木木 发表于 2018-4-7 14:37
力在弹簧中的传播是有速度的。力在刚性材料中的传播速度是声速,在弹簧上的传播速度呢?
我不是学材料力 ...

不不,力在材料中的传播中是有速度,所以我们引入了”理想弹簧模型“来解决这个传播速度。
个人感觉也是,24磅左右是个坎,过了之后线床弹性就比中杆弹性要大。过段时间我去测一下好了。
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发表于 2018-4-7 14:55:31 | 显示全部楼层
x木木 发表于 2018-4-7 14:37
力在弹簧中的传播是有速度的。力在刚性材料中的传播速度是声速,在弹簧上的传播速度呢?
我不是学材料力 ...

大致瞄了一下, 固体声速大约在3km/s的范围,从中杆起点到T头算300mm好了,力传过去约需要0.1ms,相对碰撞过程的2ms来讲,还是能传过去的。
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发表于 2018-4-7 15:03:45 | 显示全部楼层
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BadmintonBB 发表于 2018-4-7 14:55
大致瞄了一下, 固体声速大约在3km/s的范围,从中杆起点到T头算300mm好了,力传过去约需要0.1ms,相对碰 ...

有四点:
1、弯曲模量对应的力的传播速度和沿拍杆的压力波的传播速度的波速是否一样?
2、传播的力的大小是否是手柄上的力的全部?比例有多大?
3、传播到拍头的力再传播到球,波速是多少?
4、相位
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