小小乒乓球，旋轉(zhuǎn)很神奇

北京時間6月5日晚，2017年世乒賽在德國杜塞爾多夫落下帷幕。中國乒乓球隊表現(xiàn)強勢，包攬了男女單打和雙打4項冠軍，延續(xù)著在乒壇的統(tǒng)治地位。

本屆世乒賽可以說是近年來最受國人關(guān)注的一屆世乒賽，無論是臨陣換帥風(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，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決。在許多人來，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)，比賽中運用最多的最強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)速可達每秒150轉(zhuǎn)。對戰(zhàn)雙方如果一方拉出一個帶強烈旋轉(zhuǎn)的球，另一方很容易一碰就飛。巔峰時期的張繼科正是靠著正反手兩面強有力的進攻和頗具特色的反手擰拉技術(shù)稱霸乒壇。連劉國梁都說：“張繼科的球力量之大、旋轉(zhuǎn)之強，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50年代末，日本隊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球的重心，法向的碰撞力使球平動，切向的摩擦力使球轉(zhuǎn)動，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”球拍時代打不出像樣旋轉(zhuǎn)球的原因。當(dāng)運動員擊球時，切向揮拍速度的靜摩擦力引起海綿層形變不對稱，于是力的作用點發(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)就越強烈。黏性極大的反貼膠，正膠顆粒頂端的細小花紋，都是為了增強球拍的“擰球”和“咬球”能力。

旋轉(zhuǎn)的乒乓球不僅落臺和觸拍后會找到“發(fā)力”的支點，在空中也會改變飛行弧線。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)上旋球落臺后，繞橫軸的旋轉(zhuǎn)力沿水平方向朝后作用于臺面，摩擦力帶來的反作用力使球獲得向前的加速度，所以上旋球彈起時沖力猛，反射角大于入射角。下旋球則相反，落臺后的旋轉(zhuǎn)力使球獲得向后的加速度，因此下旋球彈起時沖力弱，反射角小于入射角。在球的前進速度不大而下旋極強時，還會出現(xiàn)落臺后“回跳”的情景。而當(dāng)球拍和上旋球接觸時，摩擦力會使球沿著拍面“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。難怪抵擋上旋球時經(jīng)?！斑h走高飛”，應(yīng)付下旋球時容易“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；柔軟纖細的長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，讓對手“自食其果”。但長膠的“劍走偏鋒”具有太大反常性和難以預(yù)測性，不利于提高技術(shù)和增進觀賞，國際乒聯(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世紀初，國際乒聯(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，增強比賽的對抗性和觀賞性。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)量都集中在遠離重心、厚度僅為0.4毫米的薄殼上，所以球的尺寸改變對旋轉(zhuǎn)的影響特別敏感。

此后，在2013年5月的巴黎世乒賽上，國際乒聯(lián)通過決議，自2014年7月1日起，包括奧運會乒乓球比賽和世錦賽、世界杯以及國際乒聯(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。

從加工技藝看，塑料乒乓球采取“有縫”加工工藝，通過兩個半球體膠合的方法，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、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，在儲存、運輸?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)別就是標注直徑的改變。國際乒聯(lián)規(guī)定，新球的直徑標準由原來的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。國際乒聯(lián)要求新塑料球一律采用“40+”的標注方法，與之前的“40”區(qū)分。

據(jù)一名使用了塑料球的中國國家隊隊員表示，新球?qū)λ俣刃瓦x手更有利，對打旋轉(zhuǎn)的隊員影響可能較大，進攻的力度會有所降低。劉國梁也認為：“改用新材料球后，球的旋轉(zhuǎn)、速度都有所減弱，需要運動員用比以往更大的力量去擊球，打起來也更費勁。平時訓(xùn)練時，隊員們都感覺比以前疲勞。一旦比賽強度增大，肩部反應(yīng)就會比較大?！比鐝埨^科和許昕的傷病基本都出現(xiàn)在肩部。（本刊綜合）※