乒乓球
质点、刚体、非刚体
今日,终于想明白了乒乓球中的旋转!
在玩乒乓球时,认为它是刚体就可以了。(质点,失之过简,那就没有旋转了;非刚体,过于复杂,只有当你研究生产新胶皮时,才需要用非刚体模型)
自由度
确定一个刚体的位置,需要6个自由度。
- 第一个质点的$x, y, z$
- 第二个质点的$x, y, z$,并加上一个约束
- 第三个质点的$x, y, z$,并加上两个约束
- 第四个质点的$x, y, z$,并加上三个约束
- …
- 第n个质点的x, y, z,并加上三个约束
确定一个刚体的运动,同样需要6个自由度。
- 质心的$v_{x}, v_{y}, v_{z}$
- 绕质心的旋转的旋转轴,需要2个自由度
- 绕质心的旋转的角速度,需要1个自由度
在此,我们可以认为乒乓球的运动是2维的。确定其位置需要2个自由度,确定其运动需要2个自由度。(于是乎,我们简化掉了侧旋)
旋转、击球
旋转有三种
往回转称之为下旋 (back-spin),往前转称之为上旋 (up-spin),第三种是不旋转。
击球方式有三种
给球上旋、给球下旋、不给旋转。
上旋和下旋的转换
简化一下,不考虑球没有旋转的情况,以及不给球旋转的击球。
于是,球的旋转只有两种——上旋、下旋。
一共有四种情况
当来球是上旋时,你可以选择给上旋或者给下旋转。
当来球是下旋时,你同样可以选择给上旋或者给下旋转。
这四种情况的通俗叫法
- 上旋+给球上旋:对拉弧圈
- 上旋+给球下旋:削球
- 下旋+给球上旋:拉弧圈
- 下旋+给球下旋:搓球