乒乓球的运动分析和球员的能量转换的初步探讨

首先要说明的是，对于一个系统的受力分析，既可以是分别对系统内的每一个物体分析，也可以对于整个系统进行受力和能量转换分析。下面就对这些方面谈一谈。

首先，打乒乓球时球接触拍后的平动过程是一个先减速后加速的过程，这个过程是从球接触拍的瞬间开始，到球脱拍的瞬间结束。这个过程的长短就是所谓的“球拍吃球时间”，用来形容拍对球的控制性能。在这个过程中，法向压力和摩擦力对球的效用不全是加速，而是先加速后减速，球的平动速度只决定于加速的力量和作用时间长短。但是与此同时，摩擦力还单方面构成球的旋转，旋转也有顺逆之分。一般来说这个吃球过程越长，球的旋转越强，但是平动速度不一定越快。在球脱板的一瞬间，球的速度已经超过了板的速度，所以脱板飞出。可以肯定的是，（2003.9.6修改处）球与*板柄*速度相同时的那一刻必定是球与板接触时，板变形最大的那一刻（因为如果假设上述命题后半句不成立的话，也就是球速等于板柄速度的那一刻板还在形变过程中，那么球不可能与板柄速度相同）。在这里大家特别注意了，我使用了一个高中物理中换参照物的方法-相对论，即以板柄为参照物，假设板柄为静止，那么球对于板的运动就可以认为是一个单纯的由落体碰撞运动。所以球相对于板的“相对脱板速度”只和板的弹性有关，但是实际脱板速度=挥拍速度+相对速度。这样一来分析就相当简化了。下面的分析可能会用到。要注意一点，同样的材料可能在低于某个碰撞速度时，弹性相仿，但是加大碰撞速度，弹性就不一样了，我们可以用这个原理来挑板：）
在物理反弹理论中提到，反弹是一个能量转换的过程，涉及到动能和势能的转换，动能即是和双方运动速度有关，势能和弹性有关。在这里通俗的说势能的存储就是利用反弹物体形变。最有效也就是所谓的完全能量转换是不损失能量的，是一个动能到势能，势能再到动能的转换过程。理想的模型是在两个物体分离时，恰好各自形变得到恢复，想象中就是真空中一个皮球，不停的跳动，每次都回到原来的高度。在生活中，铁球与铁板的碰撞就是非常浪费能量的，因为两个物体弹型差，在碰撞分离时只能恢复极小的形变，所以铁球蹦不了几下就停了，更不可能回到下落的高度。乒乓球，胶球的弹性就相对好一点。

乒乓球的脱板是靠板和反弹物的弹性实现的，这个并不是废话，因为试想用一个拆了网子的羽毛球牌覆盖上薄而且而且软的塑料膜的话，打球会是什么样子呢？球能会一直贴在塑料膜上面随拍前进，好像粘上一样。这就是一个极端情况下的实例，因为反弹层太软了！所以如果球落在一个物体上没有反弹的话，那么你用这个物体打球，球永远会被吃住！
对于打乒乓球来说，球的性能都是相似的，所以我们只讨论板和反弹物的特性。
对于上面说的减速过程而言，同样的挥拍速度情况下，越软的板和越软的反弹物，被撞击时形变越大，起到缓冲的作用，他们造成球的减速过程很长；与此相反，越硬的板造成球的减速过程越短。所以软板对球的控制好。但是并不是说明越软的板越好使，在加速过程中，软板不能及时的恢复形变，所以不能提供足够的最终速度，造成球绵软无力。用能量的观点来说，就是软板在离球的瞬间没有恢复形变，没有达到有效的能量转换，人体的能量有一部分做功在板的形变上面，造成能量的损失，也能解释软板速度慢的问题。

对于现在市面上卖的球板的性能，用上面的理论进行解释。大家肯定会问，我们用一块廉价快攻和一块高档弧圈板作比较，颠球时球的反弹高度一样呀，这不就说明两块板的性能一样了吗？我也试验了，结果是这样，但是球板的性能当然不是一样的。平常的颠球速度很低，只是说明两块板在低速度时反弹性能是一样的，但是在高速过程中，高档弧圈板能兼顾良好的形变，也就是充分控球，并且具备一定的弹性形成出球速度。说白一点，把两个球拍把固定，轻轻的用球砸球板，两个板的反弹高度也许一样，但是你用力砸时，就可以明显感到高档弧圈板的反弹会小。这也是应用前面所说相对论的结果，把情况简化了，静止情况下就可以感觉板的性能。

下面补充一点前面的问题，zorro斑竹说海绵的形变呈坑状（mechenical grip)也能产生力，这个我开始想过了，但是觉得形成坑之后两面的受力可以相互抵消，所以没在向下面考虑。但是又一想，球和拍之间有相对运动趋势，所以下面“坑边”对球的压力比上面的要大。所以现在球的受力还有一个力，暂时叫做“坑边压力”，方向也是斜向上的。对于软覆盖物来说，这个坑边压力也参与增向对球的控制，拉弧圈时参与向上的力。
（2003。9。6补充）对于球板，有两个主要参数，就是软硬度和弹性。但是不一定硬板弹性就好，但是肯定的是，硬板控球肯定差。同样，软板不一定速度慢，但是软板肯定控球好。我的用cl和一块敲起来非常硬的板作比较，固定拍柄，同样的力量用球砸向板，cl弹性比那块硬板弹性好，说明硬板形变小，但是恢复形变的能力（弹性）不一定强！

[ 本贴由 whfhf 于 2003-9-6 09:18 最后编辑 ]

高!实在是高,佩服!

跳水運動時, 在未離板前腳與跳板一直同速, 同速, 不一定要板變形最大.

[ 本贴由 kwong 于 2003-9-5 13:52 最后编辑 ]

脚刚接触板时，难道脚与板也同速吗？实际上，在形变过程中谈速度，要看你怎麽取研究对象和参照物了。跳水运动中，板的前端在不断地颤动，但固定端却是静止的，你指的板的速度是什麽呢？

whfhf的分析中用词不严密的问题也是存在的。大家一起讨论吧