杆头加速度历史的实测数据以及讨论

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答应了‘天天笑’要好好研究一下。晚上花了2个小时搜索1个小时研究,终于让我找到了比较可靠的实验数据。这是从flightscope
网页上看到的,
最新的flightscope已经有这个杆头速度,加速度历史的测试数据;对于击球前的加速度历史测量是很准确的。
图片来源 http://flightscopegolf.blogspot.com/
由于是截图,质量比较差,不过已经可以看清楚一些数据了。这是一个加速度-时间图表, time=0 时刻是击中小球的时刻。加速度的单位用 G来表示。图中,是一位pga tour 球员的多次测试数据,多根曲线基本吻合,说明这名高手的击球是相当稳定的。
下面我来简单分析一下这个图表
1. 这不是一个完整的加速度历史, 加速度从0增加到300+G的过程没有测量出来,这组数据只显示了下杆启动之后的加速度历史。
2. 击中小球的时刻,time=0 的位置,杆头仍旧有50G的加速度, 这点符合大家常说的观点‘加速通过小球’。
3. 从300+ G 到 50G,杆头虽然一直在加速(因为加速度的符号是‘正’的),但是这个加速度的值几乎是线性减少;杆头运动属于一个 ‘匀减 加速度的加速过程’,特别拗口。。。。
4. 物理上来说,击球前 杆头速度的一阶导数一直是正的(杆头一直在加速), 速度的两阶导数是负的(杆头的加速度在减小),而且这个两阶导数近似是个定常值。
5. 地球重力加速就是1个G, 而且是自由落体状态下最大值是一个G。 挥杆过程, 杆头加速度值范围 50 ~ 300+ G, 说明大部分加速度的来源还是人体本身。
对于这样的现象,我们怎么解释力的来源,或者说为什么杆头速度越来越大,但是加速度值会越来越小?
我个人的解释: 把上杆过程考虑成一个弹簧拧紧的过程,在上杆顶点拧的最紧。图中的加速度历史,可以理解为弹簧释放过程,释放的力就是从大到小,弹簧释放的越多那么弹簧的力就越小。
图中没有加速度初始阶段的数据,加速度怎么从0增加到300+ G 这段数据缺失,有可能仪器不能测量这段加速度。
我觉得由于球杆加载,杆头响应需要时间,所以下杆启动不能直接把最大的加速度释放出来,需要人为的控制‘弹簧的释放’, 柔和加载。
经过上面的讨论,可以得出结论,从上杆顶点开始,杆头的加速度先从0 增加到一个最大值,然后再减小到某一个数值,最终杆头击中小球。

非常感谢大家的热烈讨论,下面我再补充一点。 每个人对于这张图都有自己的理解, 每个人会根据自己的理解得出一些结论。 实验测试的这个图线是正确的,但是你最终得出的结论可能是错误的。
误读1: 图线显示加速度的值是一直在减小的, 很多朋友都可能运动牛顿第二定律 F=ma 得出结论力在减小,继而得出结论,人在挥杆过程中不断的在减力。 这个就是最容易出现的误读。
实际情况是挥杆的人输出的力是保持不变或者有所增加 (我个人的理解)。 为什么这么说呢?
我们在以人体脊柱为轴的旋转非惯性系内看这个问题。因为在挥杆的初始阶段, 这个旋转系的角速度w 比较小,杆头速度 V 也小,所以力量中大部分都可以用于增加旋转非惯性系的角速度,以及对杆头的加速;这点可以解释初始阶段杆头的加速度比较大。随着杆头速度的增加, 旋转非惯性系的角速度增加,越来越多的力需要用于平衡两个不停增加的惯性力, 离心力 和 coriolis 科里奥利力。
杆头的离心力是 F= m*w^2 *r=m*V^2/r
科里奥利力是 F= -2m*(w 叉乘 V)
从公式可以看出,随着转动角速度增加, 杆头速度增加, 离心力和科里奥利力都在快速增加。这两个力都需要平衡,所以人体输出的力越来越多的分量用于平衡这两个力,真正可以用于杆头加速度的力的分量就减少了;导致杆头加速度的值渐渐减小。
图片来源
由于是截图,质量比较差,不过已经可以看清楚一些数据了。这是一个加速度-时间图表, time=0 时刻是击中小球的时刻。加速度的单位用 G来表示。图中,是一位pga tour 球员的多次测试数据,多根曲线基本吻合,说明这名高手的击球是相当稳定的。
下面我来简单分析一下这个图表
1. 这不是一个完整的加速度历史, 加速度从0增加到300+G的过程没有测量出来,这组数据只显示了下杆启动之后的加速度历史。
2. 击中小球的时刻,time=0 的位置,杆头仍旧有50G的加速度, 这点符合大家常说的观点‘加速通过小球’。
3. 从300+ G 到 50G,杆头虽然一直在加速(因为加速度的符号是‘正’的),但是这个加速度的值几乎是线性减少;杆头运动属于一个 ‘匀减 加速度的加速过程’,特别拗口。。。。
4. 物理上来说,击球前 杆头速度的一阶导数一直是正的(杆头一直在加速), 速度的两阶导数是负的(杆头的加速度在减小),而且这个两阶导数近似是个定常值。
5. 地球重力加速就是1个G,
对于这样的现象,我们怎么解释力的来源,或者说为什么杆头速度越来越大,但是加速度值会越来越小?
我个人的解释: 把上杆过程考虑成一个弹簧拧紧的过程,在上杆顶点拧的最紧。图中的加速度历史,可以理解为弹簧释放过程,释放的力就是从大到小,弹簧释放的越多那么弹簧的力就越小。
图中没有加速度初始阶段的数据,加速度怎么从0增加到300+ G 这段数据缺失,有可能仪器不能测量这段加速度。
我觉得由于球杆加载,杆头响应需要时间,所以下杆启动不能直接把最大的加速度释放出来,需要人为的控制‘弹簧的释放’, 柔和加载。
经过上面的讨论,可以得出结论,从上杆顶点开始,杆头的加速度先从0 增加到一个最大值,然后再减小到某一个数值,最终杆头击中小球。

非常感谢大家的热烈讨论,下面我再补充一点。 每个人对于这张图都有自己的理解, 每个人会根据自己的理解得出一些结论。 实验测试的这个图线是正确的,但是你最终得出的结论可能是错误的。
误读1: 图线显示加速度的值是一直在减小的, 很多朋友都可能运动牛顿第二定律 F=ma 得出结论力在减小,继而得出结论,人在挥杆过程中不断的在减力。 这个就是最容易出现的误读。
实际情况是挥杆的人输出的力是保持不变或者有所增加 (我个人的理解)。 为什么这么说呢?
我们在以人体脊柱为轴的旋转非惯性系内看这个问题。因为在挥杆的初始阶段, 这个旋转系的角速度w 比较小,杆头速度 V 也小,所以力量中大部分都可以用于增加旋转非惯性系的角速度,以及对杆头的加速;这点可以解释初始阶段杆头的加速度比较大。随着杆头速度的增加, 旋转非惯性系的角速度增加,越来越多的力需要用于平衡两个不停增加的惯性力, 离心力 和 coriolis 科里奥利力。
杆头的离心力是 F= m*w^2 *r=m*V^2/r
科里奥利力是 F= -2m*(w 叉乘 V)
从公式可以看出,随着转动角速度增加, 杆头速度增加, 离心力和科里奥利力都在快速增加。这两个力都需要平衡,所以人体输出的力越来越多的分量用于平衡这两个力,真正可以用于杆头加速度的力的分量就减少了;导致杆头加速度的值渐渐减小。