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棒球專題(二):擊球瞬間

2013/05/29
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在許多使用球拍的球類運動中,我們常常會注意到球拍的施力與球的行進軌跡及速度的關聯性。近年的物理學研究中,也有許多不同的論文研究指出擊球的過程中,真正影響球行進方向與作用力大小的變數為何。
 
 
2012年5月27日費賽爾打擊出全壘打的球賽影片截圖。圖中可以清楚看到擊球瞬間,費賽爾的手已經鬆開。(圖 /  MLB官方網站記錄)
▲2012年5月27日費賽爾打擊出全壘打的球賽影片截圖。圖中可以清楚看到擊球瞬間,費賽爾的手已經鬆開。(圖 / MLB官方網站記錄)
 
在許多使用球拍的球類運動中,我們常常會注意到球拍的施力與球的行進軌跡及速度的關聯性。近年的物理學研究中,也有許多不同的論文研究指出擊球的過程中,真正影響球行進方向與作用力大小的變數為何。

擊球的瞬間所產生的物理現象大概包含了:球接觸到球棒瞬間的變形、球接觸到球棒所產生的橫波、這股橫波會藉由球棒的軸心傳導至球棒的握把、透過握把,擊球員的手所作的反應、這股作用力透過握把再度傳導回球棒。上述過程何者對擊球的效果影響最大,頗令人好奇。
 
沒握緊球棒依然擊出全壘打
 
此圖的縱座標為擊出球速,橫坐標為投球速。紅點為球棒一端固定之揮擊,黃色三角形則代表不固定之球棒。(圖 / Physics and Acoustics of Baseball & Softball Bats)
▲此圖的縱座標為擊出球速,橫坐標為投球速。紅點為球棒一端固定之揮擊,黃色三角形則代表不固定之球棒。(圖 / Physics and Acoustics of Baseball & Softball Bats)
 
大部分的人都會認為這整套的物理現象便是影響球的飛行距離與方向之主因,但是亞倫.奈森(Alan M. Nathan)在他於2000年3月所發表的研究中指出,這些並非是分析球飛行距離與方向的正確模式。

他認為真正的擊球時間是非常短的,因此並沒有足夠的時間可以讓擊球者在擊球瞬間施力或改變施力方向,這些變化傳導回球棒時,球早就已經離開球棒了。在他的研究影片中,顯示出在球接觸到球棒與球棒握把產生動作之間,是有一段延遲時間的。因此,影響球飛行距離與方向的主因,在於擊球前球員藉由揮棒所產生的施力方向與強度。他更進一步指出,在擊球的瞬間,無論擊球員是否握住球棒,都不會影響球的軌跡。

2012年5月27日,辛辛那提紅人隊打擊手費賽爾(Todd Fraziery)在對上科羅拉多洛磯隊時擊出的全壘打,一開始球評認為是斷棒,但是後來發現費賽爾是鬆手扔出球棒,並擊出全壘打。即使球棒擊中球的那一刻,費爾羅的手並未握緊球棒,但是在球棒整個失控飛出後仍擊出全壘打,也因而證明了奈森的理論。

 羅素(Daniel Russell)在2003年1月也提出他的研究成果,他認為根據推算,球與球棒接觸瞬間所產生的震波還沒傳送到球棒握把時,球就已經被擊飛了,因此無論球員是否握緊球棒,都不會影響擊球的表現。

在他的研究結論中特別指出所有的測試結果,無論球棒一端是否固定,都在同一條直線上,而擊出的球速都與進球的速度有關;相反地,若球棒固定與否和擊出球速有關的話,那個測量結果的函數圖形就不應該趨於同一條直線。

責任編輯:高涌泉|國立台灣大學物理學系
                    王名儒|國立台灣大學物理學系


 
來源:
  • 本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿
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