什么是鞭打式发力？甩鞭子的物理过程

乒乓网 乒乓网 2020-09-08

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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。）

徐旋点评：

这篇文章很好，从理论上说明鞭打发力的错误。模仿鞭子发力，动量传递的球友，肯定是被误导了。描述鞭打发力的核心是逐级发力，速度叠加，力的叠加。和动量传递没有毛关系。最可笑的是，大臂突然停止，动量传到小臂上。大臂停止，需要对大臂做负功，消耗完大臂动能（量），大臂才能停止，哪来的传递？

当一个错误的理论占据指导地位，要想拨乱反正，只有从理论上击倒错误的理论,,而不是业余的听专业的，球差的听球好的。也不是楼主脑子进水了，想卖弄什么理论知识。不懂的请看开头的结论就可以了，相信的话就不要学什么大臂突然停止动量传到小臂上，这就是理论文章的目的。学会鞭打发力，关键是学会用腰，大臂，小臂，手腕，手指。会用了，多练，自然有“鞭打”的感觉。不要去研究什么停止，传递。教大学物理的功底在那里，这个毋庸置疑，请不要自己不懂就乱下结论。这种鞭打发力的错误理论在羽毛球等各项运动中都有，甚至还在印刷在书本上。

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