高远球如何打到底线？——从物理和生理层面解析发力原理

清风拂面1 · 发表于 2022-11-29 10:50:36

三、鞭打发力
   网上对鞭打发力的解释多种多样，刚开始接触时非常难以理解。人和球拍这个组合体与鞭子本身为什么能联系到一起？一个是刚性的，一个是刚性+非刚性（鞭子鞭柄是刚性，而鞭梢是非刚性的）。    看看鞭子抽陀螺的过程。鞭子=鞭把（手握部分）+鞭身（柔软部分）+鞭梢（末端）。在抽打过程中，鞭子先被提起来，然后缓慢向上扬起，接着快速向陀螺抽打，鞭梢击中陀螺，使得陀螺飞速旋转。另外，看看路边公园里甩长铁链的大爷，甩得叭叭响。
   物理上解释在甩鞭子过程，产生的波向鞭梢方向运动，在鞭梢产生反向波，与之前的波作用在鞭梢上产生速度（这里可能描述得不够准确，物理系同学可补充。期间过程复杂，这里不用太细考虑）。用这个解释来联系羽毛球的鞭打发力，只能使人更蒙。
   茫茫网络中，终于搜索到本人认为靠谱的解释。以下节选至【5】加上个人的理解。
   鞭打效应原理：把鞭子看成一节一节的，鞭把最重，鞭梢最轻。在鞭子甩动过程中，鞭把在运动中后期的静止带动柔韧的鞭子逐节静止。理想情况下，鞭身上一节的能量会传递到下一节，逐节积累的能量传递到质量越小的鞭梢，最终使鞭梢的速度达到惊人的2倍音速。当鞭身卷出的圆圈超过音速时，会形成很大的音爆声。
   鞭打效应原理的精髓就是层级越多，逐层累积的能量在末端就会如鞭子能量一般呈爆炸式层级变化。鞭打效应应用最多的是在运动领域，比如羽毛球、乒乓球等领域。因为人体结构上由很多关节组成，可以借助鞭打效应原理达到更高的运动速度和力量。所以，如果借助蹬地、腰腹力量等成套动作来击打羽毛球，显然要比单纯使手臂击球省力很多。
   鞭打效应的作用就是使末梢环节获得最大冲击动量。其生物力学原理为：在相邻两环节之间的肌肉收缩发生转动力矩时，距身体远端环节向前加速运动时，相对近端环节需要同时减速制动。本质就是像鞭子一样一节一节动起来再锁定静止，以便尽可能传递到下一躯体环节。这也跟前面说的标枪发力动作中，人体获得的动量由下脚的制动-髋制动-肩制动-肘制动-前臂等依次向各环节传递是一致的。
   再来看看羽毛球的鞭打发力。这个过程与鞭子的发力都符合以下过程：从静止-慢速-加速-最高速-放松。比较一下：
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   鞭子                            高远球
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   提起鞭子       =             举拍（静止）
   鞭子上扬       =             向后引拍（慢速，右脚蹬地转髋后为上半身鞭打产生初始动力）
   鞭子从上往下抽打 =    球拍从后往前甩动（加速）
   鞭梢击中陀螺  =          球拍击中羽毛球（最高速）
   放松                            泄力收拍
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参考【5】：人体运动的终极奥义，与皮鞭之间有什么神奇联系？ - 知乎 (zhihu.com)

（未完待续）