九个月,经历了更名、春节撤档、重新上映、提档等一系列操作,《夺冠》终于上映了。“一种精神,两次传承,三代传奇。”《夺冠》带领我们重温中国女排激情燃烧的岁月。在观影之余,在为中国女排呐喊之余,你知道飘球是怎么发出的吗,你知道排球的技术动作背后都有着怎样的物理原理吗?今天我们带你科学地看懂排球这项运动。
Part.1 排球技术中的物理问题与原理
排球技术包括,准备姿势、移动、传球、垫球、发球、扣球和拦网等技术。想要看懂排球,明白其中的物理原理,才算是真正地看懂了。那么,接下来让我们从物理的角度来了解这几种技术。
1、稳定角和准备姿势
运动队员在地面上站立,重心和支撑面边缘的连线就是一个三角形,三角形的稳定性就保证了队员在运动中的稳定。稳定角就是重力作用线和重心至支撑面边缘相应的连线间的夹角。排球运动员在场上的平衡稳定与支撑面大小、重心的
2、蹬地角和移动&起动
人体蹬地作用力与地面的夹角称为蹬地角。蹬地的力与地面的支撑力是一对相互作用力,根据加速度公式,相同的支撑反作用力下,运动员质量越小,加速度越大。为了提高移动的加速度,除增加蹬地的作用力外,适当减小蹬地角,也有利于获得最大的水平方向加速度。
3、传球技术分析
假设传球为一个匀速运动,物体在力的作用下,会产生加速度。球主要是依靠蹬地、展体、伸臂的全身协调动作所形成的推力和手指、手腕的击球力量,构成一个合力作用于球体。
4、垫球技术分析
垫球时需要保证手臂和手成三角形,以确保垫球手臂的稳定性。若球不旋转,可利用入射角与反向角的原理击球。手臂垫击平面与地面夹角的大小直接影响着击球的效果。
5、发球技术分析
根据动量定理,物体动量改变的大小是内力和外力作用时间的乘积决定的。由于规则的限制,发球时击球时长很难明显变化,运动员主要通过作用力的变化来使球体获得不同程度的动量变化。
6、旋转球与曲线轨迹
由于球体表面并非绝对光滑,击球作用力在作用到球体时,未通过球的重心,球就会在飞行过程中发生旋转。根据流体力学中的伯努利定律,球在旋转时,球面上绕流与附近空气流动方向一致的一侧,空气流线速度快,空气稀薄,形成低压区。另一侧,球面绕流和空气流动方向相反,空气流线速度低,空气稠密,形成高压区。压力差形成合力,使得球的飞行轨迹为一个曲线,这就是马格努斯效应。
7、飘球是怎么发出来的?
飘球是发球队员发出去的球没有旋转,不会以抛物线的轨迹运动,而是会在运动轨迹上产生飘晃,或是突然失速下掉。
8、扣球技术分析
扣球是排球运动中,最主要的得分技术,主要是扣球队员通过助跑起跳将在空中的球扣入对方场地。起跳动作的第一步首先是制动,运动员最后跨出一大步,蹬地角减小,快速制动。跨出脚支撑地面,发挥上体和手臂向上的加速作用,通过制动增加踏跳时给地面的作用力,从而增加了支撑反作用力,用力跳起。
9、拦网技术分析
体育科学家研究结果表明,下蹲时髋关节角度为90°~100°、膝关节角度为100°~110°、踝关节角度为80°~90°,才能获得更高的弹跳高度,从力学角度讲,这样的角度容易发挥各肌肉群的最大力量。
Part.2 排球表面的空气动力学
球体运动时周围的空气流动,在很多球类运动中发挥着巨大的作用。足球中有“香蕉球”,棒球投手可以投出“蝴蝶球”,排球中也可以投出类似的球。我们刚才讨论了,球类运动时的马格努斯效应,但是这个效应是基于将球类运动近似成完美球体的流体力学原理。实际上,球体表面的纹路也起到了至关重要的作用。
Part.3 结语
20世纪80年代,我们曾经为世界大赛上夺取五连冠的中国女排激动万分,在2019年振奋人心的国庆阅兵前,她们又在世界杯上捧起了荣耀的奖杯。2020年东京奥运会在即,中国女排正在积极备赛,中国女排从未停止过拼搏。对于中国人来说,中国女排早就不只是运动团体了,它已经成为了一种精神,鼓励着我们拼搏向前,永不言败。