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

参考资料