你懂排球中的物理原理嗎？

梁水源

2020年國(guó)慶期間，國(guó)產(chǎn)影片《奪冠》帶領(lǐng)觀眾重溫中國(guó)女排激情燃燒的歲月，在為中國(guó)女排吶喊之余，你可知道，打排球時(shí)的準(zhǔn)備姿勢(shì)、移動(dòng)傳球、墊球、發(fā)球等動(dòng)作都蘊(yùn)藏著諸多物理原理。

排球運(yùn)動(dòng)員站立時(shí)，重心和支撐面邊緣的連線形成一個(gè)三角形，可以保證運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定性，其重力作用線和重心至支撐面邊緣相應(yīng)的連線間的夾角被稱為穩(wěn)定角，穩(wěn)定角越大，支撐面越大，重心越低，越平衡穩(wěn)定。因此，運(yùn)動(dòng)員通常會(huì)采取半蹲姿勢(shì)準(zhǔn)備，以增大穩(wěn)定角，降低重心。

眾所周知，按照牛頓的第三定律，力的作用是相互的，每一個(gè)作用力均會(huì)存在一個(gè)與它大小相等，并且方向相反的反作用力。于是，排球運(yùn)動(dòng)員為了提高移動(dòng)的加速度，除了增加蹬地的作用力之外，適當(dāng)?shù)販p小蹬地角也有利于獲得最大的水平方向加速度。

我們可以看到，排球運(yùn)動(dòng)員在傳球時(shí)通常會(huì)十指張開(kāi)呈半球狀，這是因?yàn)楫?dāng)合力方向相同、大小相等時(shí)，分力越多，一個(gè)分力的擾動(dòng)就越不容易對(duì)球的方向造成偏離。傳球時(shí)，擴(kuò)大出球面增加出球點(diǎn)，能提高球的靈活性，使運(yùn)動(dòng)員可以更好地控制球的方向。

而在墊球時(shí)，排球運(yùn)動(dòng)員的手臂與手掌形成三角形，同樣可以確保墊球手臂的穩(wěn)定性。若球不旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)員可以利用入射角與反向角的原理?yè)羟?。若?lái)球旋轉(zhuǎn)，除了球給手臂一個(gè)作用力和手臂給球一個(gè)反作用力外，球的旋轉(zhuǎn)力也會(huì)作用于手臂，而手臂也要給球的旋轉(zhuǎn)一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力。這樣，球觸手后，反彈方向則為反彈力和旋轉(zhuǎn)反作用力的合力方向。

由于規(guī)則的限制，發(fā)球時(shí)和擊球時(shí)運(yùn)動(dòng)員主要是通過(guò)作用力的變化，來(lái)使球體獲得不同程度的動(dòng)量變化。沖量與動(dòng)量作為我們對(duì)物體受力情況以及物體速度之間變化的研究規(guī)律。物體動(dòng)量的增量等于它所受合外力的沖量，或所有外力的沖量的矢量和。所以，在排球比賽中，防重扣球和接大力發(fā)球時(shí)，由于來(lái)球的力量較大，不但不能主動(dòng)用力還擊來(lái)球，還要用手臂隨球屈肘后撤，加長(zhǎng)受力距離和時(shí)間，減小球給手臂單位時(shí)間力量，以達(dá)到緩沖的目的。

發(fā)飄球時(shí)，排球運(yùn)動(dòng)員要使作用力通過(guò)球體重心，使球不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。擊球時(shí)，手和球的接觸面要小，發(fā)力突然、短促，手腕跟球的時(shí)間要短。這樣飄球的運(yùn)動(dòng)軌跡就會(huì)周期擺動(dòng)，或是以突然失速下墜的方式運(yùn)動(dòng)，而不是沿拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)。扣球時(shí)，運(yùn)動(dòng)員發(fā)揮上體和手臂向上的加速作用，通過(guò)制動(dòng)增加踏跳時(shí)給地面的作用力，從而增加了支撐反作用力。用力跳起，擊球動(dòng)作就像鞭打的動(dòng)作，運(yùn)用力學(xué)原理使其末梢部分產(chǎn)生極大的運(yùn)動(dòng)速度。

俗話說(shuō)：“外行看熱鬧，內(nèi)行看門(mén)道。”想要真正看懂排球，就得明白其中的物理原理。

（選自《知識(shí)窗》2020年第12期，有刪節(jié)）

閱讀

練習(xí)

1.本文的標(biāo)題擬得好不好？為什么？

2.本文在結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)？

3.閱讀全文，說(shuō)說(shuō)作者是從哪些方面介紹排球中的物理原理的。

4.你的同學(xué)小明正在學(xué)習(xí)排球，接大力發(fā)球時(shí)，常常把球接飛，請(qǐng)運(yùn)用文中知識(shí)，對(duì)他進(jìn)行指點(diǎn)。

（吳應(yīng)海 設(shè)計(jì)）

（參考答案見(jiàn)43頁(yè)）