高爾夫的力學(xué)原理以及揮桿技巧

高爾夫的力學(xué)原理以及揮桿技巧

　　打高爾夫球時(shí)會(huì )干事非常重要的一個(gè)步驟，可以說(shuō)成敗都在這一揮之中了，那么你知道，揮桿與力學(xué)之間有什么聯(lián)系嗎，如果知道了這些，以后你也可以精準的計算出距離，力度，以及揮桿時(shí)需要掌握的力度等等了。以下僅供參考！

　　一、高爾夫揮桿轉動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源

　　高爾夫桿頭速度來(lái)源于人及球桿轉動(dòng)的速度，而轉動(dòng)速度由小到大則是在下桿過(guò)程中由人體持續施加于身體部件以及球桿的轉動(dòng)驅動(dòng)作用所致。由于人體由一些部件及一些連接這些部件的活動(dòng)關(guān)節組成，為簡(jiǎn)化分析，我們需要將人體及球桿的運動(dòng)簡(jiǎn)化成胯、肩及左臂、球桿三個(gè)主要部分的運動(dòng)。

　　與此相對應，我們可以將人體的轉動(dòng)驅動(dòng)簡(jiǎn)化為三個(gè)主要的轉動(dòng)驅動(dòng)：兩腿對胯的轉動(dòng)驅動(dòng);扭腰對肩臂的轉動(dòng)驅動(dòng);兩手對球桿的轉動(dòng)驅動(dòng)。兩腿對胯的轉動(dòng)作用來(lái)源于兩條大小腿的交錯移動(dòng)形成大腿對胯的一推一拉。扭腰對肩的轉動(dòng)作用來(lái)源于腰肌及肩肌對肩的拉扭。兩手對球桿的直接轉動(dòng)作用來(lái)源于兩手腕及右肘的協(xié)調轉動(dòng)形成兩手對球桿握巴的直接轉動(dòng)。

　　高爾夫揮桿運動(dòng)中的水平轉動(dòng)驅動(dòng)作用往往為初學(xué)者忽視。其實(shí)，我們只要體念打水漂的動(dòng)作就會(huì )理會(huì )到水平轉動(dòng)驅動(dòng)的作用。打水漂的幾種打法：用轉手腕，揮臂+轉腕，水平轉肩+揮臂+轉腕，轉胯+轉肩+揮臂+轉腕。顯然，越往后的打法，效果越好。高爾夫揮桿水平轉動(dòng)驅動(dòng)主要來(lái)源于兩腿對胯的驅動(dòng)。在水平驅動(dòng)過(guò)程中，左胯基本類(lèi)似杠桿系統的支點(diǎn)，右胯類(lèi)似動(dòng)力點(diǎn)，右腿對右胯的推力類(lèi)似動(dòng)力，左右胯的連接線(xiàn)類(lèi)似動(dòng)力臂，球桿桿頭類(lèi)似阻力點(diǎn)，桿頭的水平慣性力類(lèi)似阻力，通過(guò)腰提升起來(lái)的手臂及球桿類(lèi)似阻力臂。

　　對這一杠桿系統的動(dòng)態(tài)平衡分析及運動(dòng)分析可以看到，由于此處動(dòng)力能力(右腿的最大推力)和動(dòng)力臂相對較大(相對于身體其它部位產(chǎn)生而言)，所以能帶動(dòng)的阻力點(diǎn)上的推動(dòng)力也大，并且，右腿推動(dòng)右胯的水平運動(dòng)速度通過(guò)杠桿的傳輸能使桿頭水平運動(dòng)速度放大多倍，其作用效果可想而知。不僅如此，在下桿轉胯過(guò)程的前期，胯的轉動(dòng)在下身反向擰緊腰肌，為扭腰轉肩儲備了彈性勢能，可加倍提高扭腰轉肩的力量和爆發(fā)程度。在行為上如何應用這一原理提高胯的轉動(dòng)啟動(dòng)力?可以參考拳擊運動(dòng)中的馬步站位打右手直拳的動(dòng)作，這種站姿推動(dòng)胯的轉動(dòng)幅度大，更有力量，更穩固站盤(pán)。并且，這種站姿自動(dòng)克服了初學(xué)者通過(guò)左右移動(dòng)胯而不是轉動(dòng)跨帶動(dòng)球桿的毛病，左右移動(dòng)胯顯然對桿頭沒(méi)有速度的放大作用。

　　人體的三個(gè)主要的轉動(dòng)作用猶如裝在人體的三個(gè)轉動(dòng)發(fā)動(dòng)機。人體揮桿過(guò)程中三個(gè)轉動(dòng)作用都可以分別帶動(dòng)球桿擊球，但三個(gè)轉動(dòng)作用的轉動(dòng)方位不一樣、施加作用所需的時(shí)間不一樣，如何使它們既能分別充分發(fā)揮作用又能協(xié)調一致是揮桿技術(shù)的關(guān)鍵。為此，需要了解這三個(gè)轉動(dòng)協(xié)調作用的一致性以及它們的特征差異。

　　二、控制球桿端頭速度方向的條件

　　對于單個(gè)轉動(dòng)物體，其轉動(dòng)時(shí)的端頭速度方向一定是沿端頭與軸心連線(xiàn)的垂直方向，見(jiàn)下圖。

　　但是，多個(gè)相連轉動(dòng)體的端頭速度方向則不一定這樣。為了解桿頭速度的方向，先看二個(gè)相連剛性體轉動(dòng)的例子，見(jiàn)下圖。

　　一般情況下二桿轉動(dòng)時(shí)端頭相對地面的速度方向是不會(huì )垂直OO2連線(xiàn)的。只有當二桿成一條直線(xiàn)時(shí)，端頭的絕對速度正好垂直OO2。在這一瞬間，端頭O2被轉動(dòng)的L1桿所牽連的速度其方向與L1桿垂直，其大小等于L1桿轉動(dòng)角速度乘L1+ L2。此刻端頭O2相對O1轉動(dòng)的速度其方向也與L1垂直，其大小等于L2繞O1轉動(dòng)的角速度乘以L(fǎng)2。根據速度合成定理，此時(shí)端頭相對靜止的球的速度方向一定正好對準端頭與固定轉軸連線(xiàn)的垂直方向，其大小等于上述兩個(gè)速度的和。

　　可見(jiàn)，只有兩個(gè)轉動(dòng)物體的轉動(dòng)軸及外端點(diǎn)在同一條直線(xiàn)上時(shí)，外端點(diǎn)的絕對速度方向正好垂直轉動(dòng)軸與外端點(diǎn)的連線(xiàn)。

　　通過(guò)力學(xué)分析可以得出一般性的結論：多個(gè)相連剛體被分別轉動(dòng)情況下，只有全部這些轉動(dòng)物體的轉動(dòng)軸及外端點(diǎn)在同一平面時(shí)，外端點(diǎn)的絕對速度的方向一定垂直這一平面。

　　將這一結論應用到高爾夫揮桿中，按照前面三個(gè)轉動(dòng)的簡(jiǎn)化力學(xué)模型，只要控制桿頭擊球時(shí)，使胯繞左腿轉動(dòng)的軸線(xiàn)、肩繞脊椎轉動(dòng)的軸線(xiàn)、桿繞左手腕轉動(dòng)的軸線(xiàn)以及桿頭基本在同一無(wú)形的板墻面內，則桿頭速度一定垂直這個(gè)面。只要我們將這個(gè)板墻面朝向目標，桿頭速度方向就會(huì )對準目標。這個(gè)板墻面是我們揮桿準備時(shí)根據目標、球位、站位就能確定的，在此后的分析中將簡(jiǎn)稱(chēng)為目標板墻面。

　　實(shí)際的高爾夫揮桿中，我們查看職業(yè)球員在擊球瞬間的照片發(fā)現，這時(shí)候左腳腳跟、左胯、左臂關(guān)節、左手腕以及桿頭基本在同一個(gè)平面內，這和理論上的結論有一點(diǎn)點(diǎn)的偏差，但運動(dòng)特征是基本一致的。形成偏差的原因是我們簡(jiǎn)化的力學(xué)模型與身體實(shí)際揮桿的差異造成的，例如，身體部件是有一定變形的而不是完全的剛性物體，特別是左臂與肩之間在下桿過(guò)程中有一定的相對轉動(dòng)而在前面的三個(gè)轉動(dòng)的簡(jiǎn)化模型中將這個(gè)轉動(dòng)和扭腰轉肩簡(jiǎn)化成一個(gè)主要轉動(dòng)。

　　因此，根據理論分析的基本規律，考慮實(shí)際揮桿與理論分析模型的差異，參考職業(yè)運動(dòng)員的標準結果，控制高爾夫桿頭速度方向對準目標的條件可以更直觀(guān)表述如下：只要桿頭擊球時(shí)，胯繞左腿轉動(dòng)的軸線(xiàn)、左臂繞肩轉動(dòng)的軸線(xiàn)、桿繞左手腕轉動(dòng)的軸線(xiàn)這三條軸線(xiàn)以及桿頭都同時(shí)通過(guò)過(guò)左腳腳跟及過(guò)球的垂直板墻面，則桿頭速度一定指向目標。

　　高爾夫球作為一項專(zhuān)業(yè)性很強的運動(dòng)來(lái)說(shuō)，其中的專(zhuān)業(yè)技巧是非常多的，不是一朝一夕就可以學(xué)全的，所以需要不停的在訓練中在實(shí)踐中磨練自己，認識到自己的長(cháng)處，也要看清自己的劣處，這樣才更加有利于以后職業(yè)生涯的發(fā)展。要記得控制好桿頭擊球的速度和方向。

　　三、增大轉動(dòng)作用效果的條件

　　桿頭動(dòng)能越大，擊球距離越遠。桿頭動(dòng)能主要來(lái)源于三個(gè)轉動(dòng)驅動(dòng)持續作用于人體及球桿的結果。按照動(dòng)能定理，動(dòng)能的增加等于其增加過(guò)程中作用力所作的功，這個(gè)功等于該過(guò)程中力與路程的乘積的累積，在轉動(dòng)體系中，這個(gè)功等于動(dòng)能增加過(guò)程中轉動(dòng)角度與轉動(dòng)作用(力偶)的乘積的累積。由此可見(jiàn)，動(dòng)能的增加不僅與力的大小有關(guān)，還與力作用經(jīng)歷的路徑大小有關(guān)，物體在同樣力的作用下，經(jīng)歷的路程越長(cháng)則獲得的動(dòng)能越大。同樣，對轉動(dòng)系統，在轉動(dòng)驅動(dòng)的作用下，轉動(dòng)的角度越大則系統獲得的動(dòng)能越大。因此，為使桿頭獲得最大的動(dòng)能，在人體結構允許、不影響擊球精確度的條件下，揮桿施力過(guò)程應盡量增大轉動(dòng)的幅度。值得注意的是，不僅僅是人體一個(gè)部分如胯的轉動(dòng)幅度要盡量大，肩臂相對胯的轉動(dòng)、手轉桿相對左臂的轉動(dòng)幅度也應盡量大。

　　另一方面，揮桿過(guò)程中身體及帶動(dòng)的桿頭的位置相對改變也能增大桿頭的動(dòng)能。揮桿過(guò)程中，球桿與左手臂成夾角(構成一個(gè)倒L造型)隨身體轉動(dòng)，轉胯及轉肩驅動(dòng)使轉動(dòng)的身體及球桿獲得動(dòng)能。當手轉桿發(fā)生后，桿頭離身體轉動(dòng)中心的轉動(dòng)半徑增加了一個(gè)桿身的長(cháng)度，這時(shí)桿頭隨身體轉動(dòng)的線(xiàn)速度必然增加。

　　猶如溜冰中縮身快速原地轉時(shí)伸展手臂增加手端線(xiàn)速度)，增加量為桿身長(cháng)度乘以此刻肩臂轉動(dòng)的角速度，桿頭的動(dòng)能由此而驟增。正因為如此，手轉桿在增加桿頭速度和擊球距離的能力上扮演關(guān)鍵的角色。根據能量守恒定律，桿頭動(dòng)能的這種增加必然導致身體轉動(dòng)能量的減少，手轉桿打開(kāi)球桿與左臂的夾角起到的是將身體轉動(dòng)能量向桿頭傳輸的作用，這就是高爾夫教學(xué)中常提到的“能量釋放”，其實(shí)，當我們明白其中的原理后用“能量傳輸”可能更合適。要使桿頭由此獲得盡量大的傳輸動(dòng)能應該做到以下三點(diǎn)：身體及成倒L造型的臂及球桿的轉動(dòng)幅度盡量大，上桿到頂時(shí)，倒L造型中的桿身至少應該達到在頭頂上方平置的位置;大力轉體以加快身體轉速(查看明星揮桿的慢動(dòng)作，從其剛開(kāi)始啟動(dòng)，桿身就被轉彎就足以證明這點(diǎn));擊球前將倒L造型中的桿身盡量展開(kāi)打直。

　　在擊球前盡力控制住左腳后跟進(jìn)而控制左腿不隨身體的移動(dòng)對增加桿頭的速度有顯著(zhù)的效果。當一個(gè)物體自由運動(dòng)的時(shí)候，突然在一個(gè)節點(diǎn)受到約束，其運動(dòng)形式將變?yōu)槔@這一節點(diǎn)的轉動(dòng)，在總動(dòng)能沒(méi)有改變的情況下，物體遠離轉動(dòng)中心位置端頭的線(xiàn)速度會(huì )大大提高。例如，一個(gè)勻速運動(dòng)的桿。

　　當其一端被突然約束，如果忽略約束完成的過(guò)程中能量的損耗，則在轉動(dòng)形成后自由端的線(xiàn)速度達到原來(lái)速度的1.73倍。如果這個(gè)桿上質(zhì)量分布靠自由端頭更少一些，則桿頭的速度還會(huì )更大些。體育運動(dòng)力學(xué)中將這種人為制約人體運動(dòng)的約束行為稱(chēng)為制動(dòng)。雖然，人體揮桿下桿過(guò)程中左腳地面進(jìn)而左腿等對身體移動(dòng)的約束過(guò)程不是上例的理想狀況，但基本規律是相符的。下桿開(kāi)始后，身體重心從右腳向左平移，身體必然有向目標方向運動(dòng)的速度，這樣，擊球前左腳以及左腿對身體的制動(dòng)能借此增大桿頭的速度。同時(shí)，這種制動(dòng)也是前述以左腳跟為轉動(dòng)軸之一控制桿頭擊球方向的條件。

　　高爾夫球由于被桿頭撞擊而獲得速度。按照動(dòng)量定理，球飛出時(shí)的初始動(dòng)量(球質(zhì)量與球速度的乘積)等于撞擊時(shí)間與撞擊期間內桿頭對球的平均撞擊力的乘積。對同等質(zhì)量的球，初始動(dòng)量越大，則飛得越遠。由于撞擊時(shí)間太短(不超過(guò)0.01秒)，人體揮桿不可能在這么短的時(shí)間內改變撞擊力，但持續撞擊時(shí)間對球的動(dòng)量的影響是明顯的。所以，揮桿擊球時(shí)，不能桿一碰球就松勁，或者是還沒(méi)有碰球就已松勁，而是要盡量“送桿”以增加撞擊時(shí)間。為此，擊球時(shí)要盡量使三個(gè)轉動(dòng)的作用在擊球時(shí)刻同時(shí)達到最大值。這種施力方式有兩個(gè)效果，一是三個(gè)轉動(dòng)作用的力量都能全部發(fā)揮出來(lái)，使桿頭能獲得最大的擊球速度，二是擊球時(shí)刻保持的最大力量使桿頭獲得最大的加速度，從而能增加桿頭撞擊球的時(shí)間。

　　四、轉動(dòng)的差異性特征

　　兩腿推動(dòng)的胯的轉動(dòng)基本是在一個(gè)水平面的轉動(dòng)，兩腿推動(dòng)的轉動(dòng)體系包括跨及其以上身體以及手握的球桿，該轉動(dòng)在揮桿下桿時(shí)基本以左腿為軸，其轉動(dòng)慣量(轉動(dòng)慣量是該轉動(dòng)體系被轉動(dòng)的難易程度的度量)是最大的，但轉動(dòng)起來(lái)后所具有的動(dòng)能也是最大的;扭腰轉肩能帶動(dòng)肩及其以上手臂包括手握的球桿轉動(dòng)，該轉動(dòng)基本以脊椎為軸，其轉動(dòng)慣量為次;

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