上海交通大学：《物理异想》课程教学资源（论文资料）讓網球飛

讓網球飛 夏天到了，一年一度的溫布頓網球賽又拉開了帷幕。看網球的時候，我們常常驚歎於球 員們充滿想像力的回球線路。其實這些令人驚歎的回球線路，都離不開幾種基本的回球技術， 接下來我們來探討一下兩種最基本的技術：上旋及下旋，來看看它們是如何讓網球飛出這麼 美妙的線路的。 “紅土之王”納達爾給人印象最深的揮拍動作之一就是他揮過頭頂的上旋揮拍了。那什 麼是上旋球呢？如圖所示，球最高點的旋轉如果與球的前進方向相同，就是上旋球了。在球 飛行的過程中，空氣以相反的方向行進。從圆中我們可以看到，球的最低點的旋轉方向與空 氣的行進方向相同，這也就加速了球下方的空氣的行進。同樣的道理，球上半部份的旋轉减 緩了上方空氣的流動。然後我們可以簡單地 想像快速流動的空氣讓球下方的空氣變稀疏 了，緩慢流動的空氣讓球上方的空氣堆積得 密集起來。空氣少了，自然空氣的壓強也就 减小了，相反，空氣越多，壓強也就越大。 上旋球上方的空氣壓力壓大於下方的空氣壓 力，這使得球有一個過網急墜的趨勢。所以 球員們要用揮過頭頂的球拍，給予球一個向 上的速度，使球不至於不能過網。 而在球員防守的過程，切削球，也就是 下旋球是一種很好的過渡方式。每次看到球 員使用切削的時候，我們常常會感覺這個回 合的節奏一下子慢了下來，讓防守的一方有 更多的時間來到防守位置。那為什麼下旋球 會給人一種速度减慢的感覺呢？和上旋球的 道理一樣，只是球旋轉的方向相反使得球下 方的空氣壓力比上方的要大，所以下旋球的 飛行軌跡會有稍稍上抬的趨勢。球的飛行軌 跡變長了，所以會給人一種球速放慢的感覺。 其實，一些客觀的因素，比如球拍的拍弦和場地的材質也會影響球的飛行速度和軌跡。 先說說球拍的拍弦。買球拍的時候，如果是穿好線的那種，一定會有一個叫做磅數的指標， 磅數的大小反映了拍弦的鬆紧程度，磅數越大，拍弦越緊。那拍弦的是怎麼影響球的速度的 呢？我們可以將拍弦想像成一個橡皮彈弓。拍弦越松，就越容易形變，形變得越大，給球的 反彈力就越大，球自然會飛得更快。然後我們再說說場地。網球場一共有多達160多種的場 地材質。總的來說可分為硬地，紅土及草地。場地的材質决定了場地和網球間的摩擦係數， 當網球以相同的軌跡飛來時，摩擦係數越大，場地給予球的摩擦力就越大，球水準速度的改 變量就越大，所以場地的材質同樣會影響球的速度和飛行軌跡。 講到這裹，你應該對網球的飛行路線的產生原因有了一個大致的瞭解了吧。那就繼續好 好觀貨溫布頓網球賽吧。) 5100379002冯云平

讓網球飛 夏天到了，一年一度的溫布頓網球賽又拉開了帷幕。看網球的時候，我們常常驚歎於球 員們充滿想像力的回球線路。其實這些令人驚歎的回球線路，都離不開幾種基本的回球技術， 接下來我們來探討一下兩種最基本的技術：上旋及下旋，來看看它們是如何讓網球飛出這麼 美妙的線路的。 “紅土之王”納達爾給人印象最深的揮拍動作之一就是他揮過頭頂的上旋揮拍了。那什 麼是上旋球呢？如圖所示，球最高點的旋轉如果與球的前進方向相同，就是上旋球了。在球 飛行的過程中，空氣以相反的方向行進。從圖中我們可以看到，球的最低點的旋轉方向與空 氣的行進方向相同，這也就加速了球下方的空氣的行進。同樣的道理，球上半部份的旋轉減 緩了上方空氣的流動。然後我們可以簡單地 想像快速流動的空氣讓球下方的空氣變稀疏 了，緩慢流動的空氣讓球上方的空氣堆積得 密集起來。空氣少了，自然空氣的壓強也就 減小了，相反，空氣越多，壓強也就越大。 上旋球上方的空氣壓力壓大於下方的空氣壓 力，這使得球有一個過網急墜的趨勢。所以 球員們要用揮過頭頂的球拍，給予球一個向 上的速度，使球不至於不能過網。 而在球員防守的過程，切削球，也就是 下旋球是一種很好的過渡方式。每次看到球 員使用切削的時候，我們常常會感覺這個回 合的節奏一下子慢了下來，讓防守的一方有 更多的時間來到防守位置。那為什麼下旋球 會給人一種速度減慢的感覺呢？和上旋球的 道理一樣，只是球旋轉的方向相反使得球下 方的空氣壓力比上方的要大，所以下旋球的 飛行軌跡會有稍稍上抬的趨勢。球的飛行軌 跡變長了，所以會給人一種球速放慢的感覺。 其實，一些客觀的因素，比如球拍的拍弦和場地的材質也會影響球的飛行速度和軌跡。 先說說球拍的拍弦。買球拍的時候，如果是穿好線的那種，一定會有一個叫做磅數的指標， 磅數的大小反映了拍弦的鬆緊程度，磅數越大，拍弦越緊。那拍弦的是怎麼影響球的速度的 呢？我們可以將拍弦想像成一個橡皮彈弓。拍弦越松，就越容易形變，形變得越大，給球的 反彈力就越大，球自然會飛得更快。然後我們再說說場地。網球場一共有多達 160 多種的場 地材質。總的來說可分為硬地，紅土及草地。場地的材質決定了場地和網球間的摩擦係數， 當網球以相同的軌跡飛來時，摩擦係數越大，場地給予球的摩擦力就越大，球水準速度的改 變量就越大，所以場地的材質同樣會影響球的速度和飛行軌跡。 講到這裏，你應該對網球的飛行路線的產生原因有了一個大致的瞭解了吧。那就繼續好 好觀賞溫布頓網球賽吧。:) 5100379002 冯云平