小小乒乓球，旋轉(zhuǎn)很神奇

小小乒乓球，旋轉(zhuǎn)很神奇

北京時(shí)間6月5日晚，2017年世乒賽在德國(guó)杜塞爾多夫落下帷幕。中國(guó)乒乓球隊(duì)表現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)，包攬了男女單打和雙打4項(xiàng)冠軍，延續(xù)著在乒壇的統(tǒng)治地位。

本屆世乒賽可以說(shuō)是近年來(lái)最受國(guó)人關(guān)注的一屆世乒賽，無(wú)論是臨陣換帥風(fēng)波，還是日本小將的沖擊，都讓本屆世乒賽話題性十足。

不過(guò)，倘若回歸到比賽本身，讓人印象深刻的仍然是選手們的精彩對(duì)決。在許多人來(lái)，小小的乒乓球最大的奧妙就是它的旋轉(zhuǎn)，最吸引人的也是它的旋轉(zhuǎn)，最讓人頭痛的還是它的旋轉(zhuǎn)，比賽中運(yùn)用最多的最強(qiáng)有力的武器仍然是它的旋轉(zhuǎn)。沒有一種球像乒乓球這樣，將花樣百出的旋轉(zhuǎn)作為常規(guī)技術(shù)形態(tài)和基本“殺傷”手段。要知道，急旋的乒乓球轉(zhuǎn)速可達(dá)每秒150轉(zhuǎn)。對(duì)戰(zhàn)雙方如果一方拉出一個(gè)帶強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的球，另一方很容易一碰就飛。巔峰時(shí)期的張繼科正是靠著正反手兩面強(qiáng)有力的進(jìn)攻和頗具特色的反手?jǐn)Q拉技術(shù)稱霸乒壇。連劉國(guó)梁都說(shuō)：“張繼科的球力量之大、旋轉(zhuǎn)之強(qiáng)，連他自己都難以控制，經(jīng)常打出一些匪夷所思的球?！?/p>

再往前回溯，20世紀(jì)50年代末，日本隊(duì)用反貼膠拉出急速上旋的“弧圈球”曾一舉橫掃歐洲，讓世界乒壇“談弧色變”；1981年第36屆世乒賽上，中國(guó)選手蔡振華在決勝局15平的緊要關(guān)頭以不同旋轉(zhuǎn)的發(fā)球連得5分戰(zhàn)勝蓋爾蓋伊。那么，旋轉(zhuǎn)的威力和“吃球”的原因究竟何在？

旋轉(zhuǎn)的物理原理

據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，乒乓球旋轉(zhuǎn)的根本原因是受力作用線沒有通過(guò)球的重心，法向的碰撞力使球平動(dòng)，切向的摩擦力使球轉(zhuǎn)動(dòng)，球拍傳遞給球的力是撞擊力與摩擦力的合力。如果球拍和乒乓球之間沒有摩擦力存在，旋轉(zhuǎn)就不可能發(fā)生了，這也是“光板”球拍時(shí)代打不出像樣旋轉(zhuǎn)球的原因。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員擊球時(shí)，切向揮拍速度的靜摩擦力引起海綿層形變不對(duì)稱，于是力的作用點(diǎn)發(fā)生偏移而不再指向球心，導(dǎo)致球沿著橫軸、豎軸或縱軸旋轉(zhuǎn)。擊球時(shí)揮拍越快，球拍與球之間的摩擦系數(shù)越大，摩擦面越“薄”，乒乓球的旋轉(zhuǎn)就越強(qiáng)烈。黏性極大的反貼膠，正膠顆粒頂端的細(xì)小花紋，都是為了增強(qiáng)球拍的“擰球”和“咬球”能力。

旋轉(zhuǎn)的乒乓球不僅落臺(tái)和觸拍后會(huì)找到“發(fā)力”的支點(diǎn)，在空中也會(huì)改變飛行弧線。上旋球頂部的空氣環(huán)流與迎面的空氣阻力方向相反，底部空氣環(huán)流則和空氣阻力方向相同，造成球的上沿氣流速度慢，下沿氣流速度快。球的頂部和底部之間會(huì)產(chǎn)生方向朝下的壓力差，使球的飛行弧線變低。反之，下旋球的飛行弧線會(huì)升高，而側(cè)旋球則朝左右方向飄飛。旋轉(zhuǎn)的乒乓球在空中偏拐和足球中的“香蕉球”同屬馬格納斯效應(yīng)的作用。

當(dāng)上旋球落臺(tái)后，繞橫軸的旋轉(zhuǎn)力沿水平方向朝后作用于臺(tái)面，摩擦力帶來(lái)的反作用力使球獲得向前的加速度，所以上旋球彈起時(shí)沖力猛，反射角大于入射角。下旋球則相反，落臺(tái)后的旋轉(zhuǎn)力使球獲得向后的加速度，因此下旋球彈起時(shí)沖力弱，反射角小于入射角。在球的前進(jìn)速度不大而下旋極強(qiáng)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)落臺(tái)后“回跳”的情景。而當(dāng)球拍和上旋球接觸時(shí)，摩擦力會(huì)使球沿著拍面“上爬”而增大反彈角度。下旋球則沿著拍面“下鉆”而減小反彈角度。難怪抵擋上旋球時(shí)經(jīng)常“遠(yuǎn)走高飛”，應(yīng)付下旋球時(shí)容易“自投羅網(wǎng)”了。

▲新華社李響攝

著名科普作家趙致真介紹，球拍上的不少發(fā)明創(chuàng)造都是為了更好地控制旋轉(zhuǎn)球，皮厚粒短、表面光滑的防弧圈膠皮有利于消除弧圈球的急速上旋；柔軟纖細(xì)的長(zhǎng)膠在擊球瞬間膠粒倒伏而用膠桿豎直面“刷球”，回球旋轉(zhuǎn)方向不變，讓對(duì)手“自食其果”。但長(zhǎng)膠的“劍走偏鋒”具有太大反常性和難以預(yù)測(cè)性，不利于提高技術(shù)和增進(jìn)觀賞，國(guó)際乒聯(lián)于1999年做出了膠粒高度與直徑比不得大于1.1的規(guī)定。

“大球”讓旋轉(zhuǎn)變慢

21世紀(jì)初，國(guó)際乒聯(lián)推出一系列改革措施，將38毫米球換成40毫米球，開啟了乒乓球的“大球時(shí)代”。這一改革的目的是把乒乓球令人生畏的飛行速度和旋轉(zhuǎn)速度都降下來(lái)，增強(qiáng)比賽的對(duì)抗性和觀賞性。40毫米“大球”的體積增加了16.6%，表面積增加了10.8%，使球在空氣中的阻力增大，飛行速度下降了13%；“大球”的直徑增加了2毫米，質(zhì)量從2.5克變?yōu)?.72克，使得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，將旋轉(zhuǎn)性減弱了21%。由于乒乓球的質(zhì)量都集中在遠(yuǎn)離重心、厚度僅為0.4毫米的薄殼上，所以球的尺寸改變對(duì)旋轉(zhuǎn)的影響特別敏感。

此后，在2013年5月的巴黎世乒賽上，國(guó)際乒聯(lián)通過(guò)決議，自2014年7月1日起，包括奧運(yùn)會(huì)乒乓球比賽和世錦賽、世界杯以及國(guó)際乒聯(lián)公開賽及總決賽等都將使用安全環(huán)保、以高分子聚合物為原料的新塑料球。這意味著有120多年歷史的賽璐珞球全面退出歷史舞臺(tái)。

從加工技藝看，塑料乒乓球采取“有縫”加工工藝，通過(guò)兩個(gè)半球體膠合的方法，在膠合部位形成接縫。生產(chǎn)廠家力求讓塑料乒乓球在球的旋轉(zhuǎn)上，包括落點(diǎn)、聲音、牢度和飛行軌跡上與傳統(tǒng)乒乓球接近。塑料乒乓球還具備不易燃易爆的優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)上減少了企業(yè)成本。

除材質(zhì)外，新塑料球與舊球的最大區(qū)別就是標(biāo)注直徑的改變。國(guó)際乒聯(lián)規(guī)定，新球的直徑標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的39.50毫米~40.50毫米上調(diào)到40.00毫米~40.60毫米，如此微小的尺寸調(diào)整，卻足以讓乒乓球的旋轉(zhuǎn)、速度與彈性發(fā)生明顯變化。國(guó)際乒聯(lián)要求新塑料球一律采用“40+”的標(biāo)注方法，與之前的“40”區(qū)分。

據(jù)一名使用了塑料球的中國(guó)國(guó)家隊(duì)隊(duì)員表示，新球?qū)λ俣刃瓦x手更有利，對(duì)打旋轉(zhuǎn)的隊(duì)員影響可能較大，進(jìn)攻的力度會(huì)有所降低。劉國(guó)梁也認(rèn)為：“改用新材料球后，球的旋轉(zhuǎn)、速度都有所減弱，需要運(yùn)動(dòng)員用比以往更大的力量去擊球，打起來(lái)也更費(fèi)勁。平時(shí)訓(xùn)練時(shí)，隊(duì)員們都感覺比以前疲勞。一旦比賽強(qiáng)度增大，肩部反應(yīng)就會(huì)比較大。”如張繼科和許昕的傷病基本都出現(xiàn)在肩部。（本刊綜合）※