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惯性力矩

(2009-01-08 01:00:17)
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高尔夫妇

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惯性力矩,也叫“MOI”,是Moment Of Inertia的缩写,惯性力矩是用来判断一个物体在受到力矩作用时,容不容易绕着中心轴转动的数值。在高尔夫运动里,MOI就是用来衡量击球瞬间,杆头容不容易绕着通过重心点的支轴转动的数据。也就是说,MOI越大,杆头越不容易绕着支轴转动;MOI越小,杆头越容易转动。

一般来说,杆头的MOI分为水平方向与垂直方向两种:

水平方向的MOI是用来衡量杆头容不容易绕着重心做顺时针(杆面打开)或逆时针(杆面关闭)转动的数值。也就是说,当你以杆面趾部或根部击中球时,因为产生力矩,所以杆面会因此打开或关闭。那么,球杆的水平MOI越高,杆头越能抵抗扭转,所以杆面打开或关闭的程度越小,误差容许度相对而言就较大。

而垂直方向的MOI则是用来衡量杆头容不容易绕着重心做顺时针(杆面下压)或逆时针(杆面上扬)转动的数值。也就是说,当你以杆面上半部或下半部击中球时,因为产生力矩,所以杆面仰角会因此增加或减少。球杆的垂直MOI越高,杆头越能抵抗扭转,所以杆面仰角增加或减少的程度越小,球的飞起就越稳定一致。

除了增加误差容许度与弹道稳定性外,MOI越大的球杆,它在击球瞬间所流失的能量也越少,击球距离更加稳定。

需要注意的是:一般球具厂商所强调的MOI,通常指的都是水平方向的数值;因为水平MOI对于击球的稳定与方向性影响最大。

惯性力矩的常用单位是:盎司·平方英寸,或者是克·平方厘米,我们常用后者。
R&A对MOI值的限制规定是:

垂直MOI: 13.1盎司·平方英寸/2400克·平方厘米

水平MOI: 21.9盎司·平方英寸/4000克·平方厘米

倾斜MOI: 23.3盎司·平方英寸/4250克·平方厘米

举例说明:如果一支球杆的MOI是3000g·cm2,另一支是2000g·cm2,那么3000g·cm2的这一支不管在距离、方向或弹道上,都拥有较大的误差容许度。

    

 

高尔夫球杆转动惯性力率设限

  高尔夫球杆生产商们可能不得不重新设定金属木杆的转动惯性力率了(MOI)。美国高尔夫球协会(USGA)已经表示,从5月1日起,开始对金属木的转动惯性力率(新浪注:应该为力矩)设限,这是USGA日前采取的一系列限制规定中最新的一项

  更高的转动惯性力率意味着杆头在受到冲击时的稳定度也更高,但同样的,杆身的重量也会相应地增加许多。

  现代高尔夫球杆在握把、杆身和杆头重量上都千差万别。此外,现代高尔夫球杆的性能,包括曲度、折返点和扭矩等均比传统高尔夫球杆差别大。这些性能对球杆重量的感觉影响甚大。

  所谓的惯性力率跟惯性(inertia)相近,但前者与旋转运动而不是线性运动有关。线性运动(linear movement)指物体在静止时保持静止,在运动时保持运动;惯性力率则指物体旋转时倾向于阻止其作加速或减速运动。

  美国窗体顶端

窗体底端

高尔夫球协会(USGA)已经表示,从5月1日起,开始对金属木的转动惯性力率设限。这是USGA日前采取的一系列限制规定中最新的一项。

  新规定落实有难度

  USGA之所以要做这些规定,其目的是要保护能增强性能的技术。去年8月30日,USGA就宣布将对MOI进行测试并做出限定。4月12日,USGA在向生产商们发出了MOI限数的通知信,新的限制同时得到了Royal&Ancient Golf Club的支持,并进而开始在全球范围内推行。

  不过事实上,USGA并没有像最初提议那样对MOI做了更苛刻的限制,相反,5900克/平方厘米的规定显得还比较宽容,而且还有100克/平方厘米的浮动空间。这虽然比目前金属木杆可以达到的MOI高,不过却是在可以接受的范围内。“他们还是很通情理的,”耐克高尔夫球产品设计主管Tom Stites说,“虽然就我们现有的材料来说,这一限定似乎还不能达到。”

  实际上,大的设备生产商生产的所有球杆的MOI指数甚至比USGA最初设定的4750克/平方厘米要低。据Tom Wishon高尔夫球技术公司的首席设计师Tom Wishon说,他只见过一款MOI超过5000的球杆,“不过它的重量大约是207克,这比多数人所用的45英尺球杆要重得多。”Wishon说。

  改变适用未来技术

  那么为何USGA会把限定提高到5900呢?

  “我们希望设定一个合理的数值,能够保证未来技术的发展。”USGA高级技术指导Dick Rugge解释说,“不过我们也不是凭空随便假定,而是广泛听取了人们的意见。最终确定的结果也是在生产商所能接受的。”

  不过高尔夫球设备公司也有担心,MOI限数的强制执行可能会像“向穷人征税”一样产生一些不好的影响,“击球时打滑或将球击到其他方向的确经常出现,但一般的高尔夫球手却是一直都面临这个问题,”Stites说,“所以MOI限数可能会挫伤最需帮助的打球的人。”

  根据USGA最新的几项限制,球杆已经在以下几方面进行了规定:舒适的效果,杆头尺寸,总长度和旋转阻力。简单地说,这些限定意味着如今的球杆不会太刺激,不会太大、太长,也不会太易旋转。

  新需求带来更多新变动

  那么以后还会有什么样的规定呢?

  接下来,USGA希望对铁杆沟槽采取一些行动。杆面沟槽有助于增加球的自旋以控制球的飞行。Rugge和他的同事已经对“旋转创造”进行了一年多的研究。“对沟槽,我们正在实施一项非常详细的研究计划,”Rugge证实说,“可以毫不避讳地说,PGA巡回赛最大的变化就是,击球的准确性已经不是谁能赢球的一个因素了。”“这使我们开始研究沟槽。”Rugge解释说,杆面沟槽增加了球的自旋,虽然这可能损失一点飞行距离,但球的弹道变准确了。

  对沟槽的任何改变可能同样不会受到很多人的欢迎,不过Rugge坚持表示,他不会停止“任何必要的、能保护这项运动维持传统技术性的措施”。而这样的态度似乎也同样代表了USGA。

  背景资料

  挥杆重量与惯性力率

  更高的转动惯性力率意味着杆头在受到冲击时的稳定度也更高,但同样的,杆身的重量也会相应地增加许多。

  挖起杆最重,发球杆最轻。“是吗?”有人会问,因为不明白这儿“轻”、“重”到底是指什么。对了,这儿说的“重量”并非通常所讲的重量(球杆重量),而是指“挥杆重量”(swing-weight,SW)。这是令人费解的一个名词。自20世纪30年代以来,球手一直使用它来描述球杆的重力(动力)。要理解更多关于不同的球杆重量(club weight)和挥杆重量传递到球手而产生触感的机械原理,很有必要理解球杆重量、挥杆重量以及球杆性能的含义。

  挥杆重量(Swing-weight ,SW):挥杆重量与球杆处于静态时的总重量完全不同,指重量是怎样通过球杆传递。这个概念也许令人费解。从技术上讲,挥杆重量由球杆的总重量(球杆、杆身和握把)和静止平衡点决定。挥杆重量,采用14 scale方法体系来衡量:C比D轻,D3又比D0重。从理论说,挥杆重量轻的可以到A0,重的可以达到F9。

  多年以来,普通球手很喜欢D0级别的挥杆重量,而D2和D3的挥杆重量则适合力量更大的球手。20世纪30年代,从球杆触感角度来说,生产商制造球杆和球手选择合适球杆,都会参照这种衡量体系。到了20世纪90年代,用来制造球杆的材料通常使用钢和柿木,所以,通过球杆分散的重量主要受到杆身长度和杆头重量的影响。

 

 

 

惯性力

惯性定律也就是牛顿第一运动定律.惯性力是指当物体加速时,惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,若是以该物体为坐标原点,看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上,因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在,实际存在的只有原本将该物体加速的力,因此惯性力又称为假想力。当系统存在一加速度a时,则惯性力的大小遵从公式:F=-ma (m为物体质量)

  例如,当公共汽车煞车时,车上的人因为惯性而向前倾,在车上的人看来仿佛有一股力量将他们向前推,即为惯性力。然而只有作用在公交车的煞车以及轮胎上的摩擦力使车减速,实际上并不存在将乘客往前推的力,这只是惯性在不同坐标系统下的现象。

  惯性的引入是牛顿力学的一大耻辱,他是为了弥补在非惯性参考系中物体的运动不满足牛顿运动定律而引入的假想概念。但是惯性不是凭空捏造的,是在大量实验的基础上通过合理的假想得到的。

  设想有一静止的火车,车厢内一光滑桌子上放有一个小球,小球本来是静止的;现在火车开始加速启动,在地面上的人(显然他选用了一个惯性参考系——地面)看来,小球并没有运动,但是在火车上的人看来,小球沿着与火车运动方向相反的方向在运动,且加速度和火车的加速度大小相等,方向相反,对小球进行受力分析,小球只受到了重力和支持力的作用,且这两个力在竖直方向上是平衡的,根据牛顿运动定律,小球无论如何都是不会运动起来的,但是事实上车上的确实会看到小球在动。这是牛顿力学的一个局限。为了弥补这个缺陷,我们引入了“惯性力”这个概念,在处于非惯性系中的物体上认为地加上一个于该非惯性系数值相等,方向相反的加速度,因为这个“加速度”是由于惯性引起的,所以将引起这个“加速度”的力称为惯性力,这样就可以从形式上解释火车上的人观察到的现象。这只是为了能在非惯性系里面运用牛顿运动定律研究问题,事实上惯性是物体本身的性质,而不是力。

  在研究地球表面大气、水等的运动时,经常应用的地转偏向力就是一种惯性力。 

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