关于“鞭打动作”,我们体育学科一向秉持的思维和理论对吗?

运动家
37311运动家宇宙冠军
热门 2018-11-16 17:41:22
37311 热门 2018-11-16 17:41:22
运动家于2018-11-16 18:28编辑了帖子
  “鞭打动作”,在我们的体育教学训练中被经常提起,指导学员体验动作,同时口中充满了“动量传递”、“动量矩传递”、“制动”等词,这些词都是物理学上的规范用词;我们的运动生物力学教材更是有貌似严谨的鞭打动作形式的运动-生物-力学论述。然而,看看这位物理学老教授的对鞭打的论述,我想郑重严肃的问各位体育学专业专家学者,包括运动生物力学,关于“鞭打动作”,我们体育学科一向秉持的思维和理论对吗?如果存在存在重大理论错误,我们是否应该修订教材,重新认识鞭打动作呢?

        北京林业大学刘家冈教授的文章:


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甩鞭子的物理过程
(刘家冈 北京林业大学)

简介:甩鞭子时,能量是以孤立波的形式向前运动;当它达到鞭子的末端,孤立波不再完整,质量逐渐减少,因为能量守恒,从而速度增加,直到达到音速形成音爆,这就是“鞭梢效应”。鞭子跟手臂有三个根本区别,手臂既不能像鞭子一样运动,更没有鞭梢效应。“发力匹配”的概念,指导我们去优化身体、大臂、小臂和手发力过程。讨论了一个铁链甩鞭子的实验。

在乒乓球界,许多人都使用“甩鞭子”来形容正手拉球的发力过程。如果这仅仅只是教练员的一种形象比喻说法,虽说不准确,倒也无关大碍。但是如果要求学员以此为据,规范自己的动作,尤其是以鞭梢效应来解释发力机制,就不正确了!

一)甩鞭过程的孤立波。
在甩鞭子的过程中(见图1),能量不是以正弦波的形式传播,而是以一个有限空间范围(集中在一个小范围内)的局域波的形式沿着鞭子向前传播的,这个局域波被称为“孤立波”(英文为Soliton),是非线性物理中的一种波动。


二)鞭梢效应。
所谓“鞭梢效应”是甩鞭子的过程里,最具有特点的事物。当鞭子里的孤立波传播时,带着相应的能量前进,但是当孤立波到达鞭子的末梢时,孤立波开始变得不再完整,质量逐渐减小,不过能量保持不变,没有减小,这样一来孤立波的速度必然不断加大,才能使能量守恒,直至速度达到、甚至超过音速,以“音爆”的方式把能量释放到空气里去。但一般情况下不会完全释放,波的剩余能量还会在鞭梢反射回来,形成一个很复杂的运动。

三)手臂和鞭子的区别。
1.鞭子是具有无穷维自由度的连续介质,其中可以允许存在孤立波,因而可以产生鞭梢效应;而手臂只具有有限维的自由度,既不可能存在孤立波,更不可能有鞭梢效应。

2.鞭子的每一个部分都是软的,没有肌肉,不可能发力;而手臂的关节处都有相应的肌肉群,所以肩、肘、腕都可以发力,这个发力机制跟甩鞭子是完全不同的。

3.手臂有关节限制,其转动不是没有限制的;而鞭子没有关节限制,可以随意弯曲。


四)关于甩鞭子打法。
既然手臂和鞭子是根本不同的,那么什么是“甩鞭子打法”呢?有一种典型定义,就是身体先加速,然后大臂加速,再然后是小臂,最后是手和球拍加速,认为这种顺序很像是甩鞭子的过程,就把它称作甩鞭子打法。

如果我们不去计较“甩鞭子打法”的名称,这样定义的打法当然是一种理论上的可能。但是我们在网上搜搜,发现实际上很少有人真正这样打球。徐旋教授提出的“发力匹配”概念,指出在发力击打的过程中,身体、大臂、小臂和手,几个部分先后加速的顺序,不是唯一的,其匹配是需要优化的。

五)甩鞭子的实例。
让我们来看一个网上流传的甩鞭子视频的截图(图2)。表演者先向右甩动铁链的鞭头部,然后再向左甩动。我们可以清楚地看到,他发出去的能量,以一个半圆形的“波”的形式向鞭子的尾端传播,并且在尾端发出了一个很响的声音,这就是一个甩鞭过程和所谓“鞭梢效应”。


这个实验中所使用的铁链,实际上是有限维度的,但我们可以将它看作无穷维。所谓“无穷”,在数学中是指一个极限过程;在物理中,则是指比某一个特定数大很多。在这个甩铁链鞭子的实验里,从物理上分析,无穷应该是指“总链长比一个孤立波的波长要大很多”。

(注:视频里的甩链子实验,跟理想状态不同,它是在地面上摩擦的,能量是在随时消耗。但是很巧妙,链子是逐渐变细的,单位长度的质量逐渐减少。所以能量虽然因为摩擦而在不断消耗,但孤立波的大小却能保持不变。)



甩鞭子, 刘家冈, 甩鞭过程
运动家
沙发运动家宇宙冠军 2018-11-16 18:42
运动家于2018-11-16 18:56编辑了帖子
“鞭打动作”中,如果说“动量矩传递”等词,就已经预设性的认为动作过程中人体环节和软鞭一样,存在孤立波。前提,就已经错了。人体各环节发力,并不存在近端制动,让动量从近端向末端传递。
ppzyppzy
板凳ppzyppzy宇宙冠军 2018-11-17 19:51
谢谢###############
运动家
3楼运动家宇宙冠军 2018-11-19 17:53
有运动生物力学专业的老师吗?????
运动家
4楼运动家宇宙冠军 2018-11-27 15:41
运动生物力学专家,你们怎么看呢?
Xpunker
5楼Xpunker宇宙冠军 2018-11-27 23:11
Xpunker
6楼Xpunker宇宙冠军 2018-11-28 10:53
运动家
7楼运动家宇宙冠军 01-05 17:02
哎,运动生物力学令人失望,热衷于搞立竿见影的科研,却忽视了基础的理论的错误,既然有“力学”,却任由力学的基本认识错误存在。教学、训练实践中教师、教练的个人体验性的、错误力学认知也由教授、学者变成理论跃然纸上。这样的案例可不止鞭打理论!少点功利,做点实在研究吧。
zhhj7404
8楼zhhj7404宇宙冠军 01-09 07:45
学习啦!!!!!!!!!!!!!!!!
李竹青
9楼李竹青宇宙冠军 01-12 16:12
说的倒是有道理 ,鞭子确实和人体有差异,人体运动的形式更像是 链子的鞭子,所以有时候我们会把运动描述为环节的运动链等,它更像是一个环节带动另一个环节,比如散打中的鞭腿。如果把鞭子的运动和人体直接去比较可能感觉相差太大 ,如果用实心橡皮制的鞭子和其他几种混合材料的或者是绳子之类的去比较呢? 骨骼由关节相连固然灵活,但是人体可不是你想象的那么简单,光看这层皮也是一个整体吧,你怎么知道他没有什么波呢? 每一个生物力学专家都不会单一的从物理学方面去考虑,每一个生物力学专业或老师都是从力学、解剖学,生理学去分析问题,但从一个波去分析问题,那生物力学专家不就多了吗....
运动家
10楼运动家宇宙冠军 01-13 10:17
运动家于2019-01-13 10:20编辑了帖子
您论证一下,人体存在孤立波吗?动量、动量矩是如何传递的?
运动家
11楼运动家宇宙冠军 01-13 10:29
       说这些有什么用?!:“每一个生物力学专家都不会单一的从物理学方面去考虑,每一个生物力学专业或老师都是从力学、解剖学,生理学去分析问题,但从一个波去分析问题,那生物力学专家不就多了吗....”
       就题论题!!!
       人家非常具体的提出了过去鞭打说法存在的问题,您认为哪方面说的不对,去论证论述。
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